《材料测试技术及方法》课程教学资源（讲稿）课件_上课课件_3-粒子（束）与材料的相互作用

第三章粒子与材料 (束)的相互作用

第三章 粒子（束）与材料 的相互作用

本章主要内容3.1电子束与材料的相互作用3.2离子束与材料的相互作用（自学）

本章主要内容 3.2 离子束与材料的相互作用（自学） 3.1 电子束与材料的相互作用

3.1电子束与材料相互作用口入射电子（又称为初始或一次电子）照射固体时与固体中粒子的相互作用包括（1）入射电子的散射：（2）入射电子对固体的激发：（3）受激发粒子在固体中的传播

3.1 电子束与材料相互作用 p 入射电子（又称为初始或一次电子）照射固体时 与固体中粒子的相互作用包括： （1）入射电子的散射； （2）入射电子对固体的激发； （3）受激发粒子在固体中的传播

散射一、青口入射电子照射固体时，Z.在固体原子的库仑电场作中用下，入射电子方向将发28生改变，这种现象称为26+（电子）散射。有弹性(e)(b)散射和非弹性散射之分。图3-1电子散射示意图（a）与原子核作用；（b）与核外电子作用>在弹性散射中，电子只改变方向，基本无能量的变化。》在非弹性散射中，电子不但改变方向，能量也有不同程度的减小，转变为热、光、X射线和二次电子等

p入射电子照射固体时， 在固体原子的库仑电场作 用下，入射电子方向将发 生改变，这种现象称为 （电子）散射。 有弹性 散射和非弹性散射之分。 一、散射 图3-1 电子散射示意图 （a）与原子核作用； （b）与核外电子作用

1.弹性散射口原子质量为M，质量数为A，碰撞前原子处于静止状态，电子质量与原子质量之比为m/M=1/1836A，根据动量和能量守恒定理，入射电子与原子核碰撞后最大能量损失为：Eo= 2.17×10-30AEsin?maxA口以100keV的电子为例：小角度散射(20<5°)，电子的能量损失在10-3～10-leV的范围;背散射电子(20～元/2)，能量损失达到几个eV。因此，厂原子核对电子的散射一般情况下均可视为弹性散射

1. 弹性散射 3 0 2 max 2.17 10 sin E E A      p原子质量为M，质量数为A，碰撞前原子处于静止状态，电 子质量与原子质量之比为me /M=1/1836A，根据动量和能量 守恒定理，入射电子与原子核碰撞后最大能量损失为： p 以100keV的电子为例： • 小角度散射(2 <5º)，电子的能量损失在10 -3～10 -l eV的 范围； • 背散射电子(2 ≈π/2)，能量损失达到几个eV。 因此，原子核对电子的散射一般情况下均可视为弹性散射

2.非弹性散射口原子中核外电子对入射电子的散射作用是一种非弹性散射。口在非弹性散射过程中，入射电子所损失的能量部分转变为热，部分使物质产生各种激发现象（如，原子电离、自由载流子、二次电子、俄歇电子、特征X射线、特征能量损失电子、阴极发光、电子感生电导等）。这些激发现象称为电子激发

p原子中核外电子对入射电子的散射作用是一种非 弹性散射。 p在非弹性散射过程中，入射电子所损失的能量部 分转变为热，部分使物质产生各种激发现象（如， 原子电离、自由载流子、二次电子、俄歇电子、 特征X射线、特征能量损失电子、阴极发光、电 子感生电导等）。这些激发现象称为电子激发。 2. 非弹性散射

PrimaryElectron Beam电子束Primary Electron Beam电子东样品HighEnergyElectronbeam

HighEnergyElectronbeamHighEnergyElectronbeamX-ray

3.散射截面>当入射电子作用在以原子核为中心、r为半径的圆内时被散射到大于20的角度以外，ZeZe或20 =1VYnV(20)>Tr.2叫做弹性散射截面，用α,表示，衡量一个孤立原子核对入射电子的散射能力。弹性散射电子由于其能量等于或接近于入射电子能量E。，因此是透射电镜中成像和衍射的基础

3. 散射截面 Ø当入射电子作用在以原子核为中心、rn为 半径的圆内时被散射到大于2的角度以外。 Øπrn 2叫做弹性散射截面，用n表示，衡量一个孤立原子 核对入射电子的散射能力。 2 (2 ) n n Ze Ze r Vr V    或 

同理，称Tr。2为核外电子的非弹性散射截面，用来衡量一个孤立的核外电子把入射电子散射至20角以外的能力，用?。表示。ee20或20V(20)Vr

2 (2 ) e e e e r Vr V    或 