電子與物質(zhì)PPT課件

1、電子與物質(zhì) 電子與物質(zhì) 當(dāng)一束聚焦電子沿一定方向射到固體上時(shí)，當(dāng)一束聚焦電子沿一定方向射到固體上時(shí)， 在固體原子的庫(kù)侖電場(chǎng)作用下，入射電子方在固體原子的庫(kù)侖電場(chǎng)作用下，入射電子方 向?qū)l(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為（電子）散射。向?qū)l(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為（電子）散射。 有散射彈性和非彈性散射之分。有散射彈性和非彈性散射之分。 原子中的原子核和核外電子對(duì)入射電子均原子中的原子核和核外電子對(duì)入射電子均 有散射作用。有散射作用。 電子與物質(zhì) 圖3-1 電子散射示意圖 （a）與原子核作用；（b）與核外電子作用 電子與物質(zhì) 1 1、彈性散射、彈性散射 （E El=0=0）：）： 入射電子在原子的庫(kù)侖場(chǎng)作用下改變

2、入射電子在原子的庫(kù)侖場(chǎng)作用下改變 方向而無能量變化，產(chǎn)生衍射和成像。方向而無能量變化，產(chǎn)生衍射和成像。 與核外電子云作用的散射角與核外電子云作用的散射角0.20.2， 可形成可形成BRAGGBRAGG衍射。衍射。 TEM:structure,morphology, compositionTEM:structure,morphology, composition 電子與物質(zhì) Figure 6.1Bright-field image of the as-cast Al sample. 圖6.1原始鑄鋁材顯微結(jié)構(gòu)的明場(chǎng)像。 圖4-9原始鑄鋁材顯微結(jié)構(gòu)的明場(chǎng)像 Figure 6.1 Magnified

3、 image of figure 4.26. 圖6.1的局部放大。 圖6.1 在波紋襯度所穿過的晶界處攝取的選 區(qū)電子衍射圖，揭示出小角晶界的特征。 電子與物質(zhì) 2 2、非彈散射作用（、非彈散射作用（E0E0） 入射（入射（primaryeprimarye）電子不僅改變）電子不僅改變 方向，而且與物質(zhì)交換能量，產(chǎn)生熱方向，而且與物質(zhì)交換能量，產(chǎn)生熱 、光、光、X X射線及二次電子發(fā)射等等，主射線及二次電子發(fā)射等等，主 要用于分析樣品的成分及電子結(jié)構(gòu)。要用于分析樣品的成分及電子結(jié)構(gòu)。 電子與物質(zhì) 電子與物質(zhì) 電子與物質(zhì) 1：電子的能量范圍在幾個(gè)：電子的能量范圍在幾個(gè)eV數(shù)百數(shù)百eV； 2：可用來

4、成像，甚至可獲得原子像；：可用來成像，甚至可獲得原子像； 3：可得到：可得到X射線光譜，作元素和結(jié)構(gòu)分析；射線光譜，作元素和結(jié)構(gòu)分析； 4：可產(chǎn)生俄歇電子，作表面分析；：可產(chǎn)生俄歇電子，作表面分析； 5：發(fā)生電子衍射，用于研究樣品結(jié)構(gòu)分析；：發(fā)生電子衍射，用于研究樣品結(jié)構(gòu)分析； 6：從電子的能量變化可得電子能量損失譜，用：從電子的能量變化可得電子能量損失譜，用 于測(cè)量原子簇結(jié)構(gòu)。于測(cè)量原子簇結(jié)構(gòu)。 7：被轟擊的分子電離，獲得質(zhì)譜，作分子結(jié)構(gòu)：被轟擊的分子電離，獲得質(zhì)譜，作分子結(jié)構(gòu) 推定。推定。 電子與物質(zhì) 一、 電子與物質(zhì)相互作用： 透射電鏡透射電鏡 掃描電鏡掃描電鏡 透射電鏡透射電鏡 掃描電

5、鏡掃描電鏡 俄歇譜儀俄歇譜儀 電子探針電子探針 電子與物質(zhì) 1.1.透射電子透射電子-TEM-TEM 2.2.二次電子二次電子-SEM-SEM 3.3.背散射電子背散射電子-SEM-SEM 4.4.特征特征X X射線射線-EDS-EDS、WDSWDS 5.5.俄歇電子俄歇電子-AES-AES 電子與物質(zhì) X射線衍射儀 電子探針儀 掃描電鏡 X 射 線 二次電子 韌致輻射 入射電子 背散射電子 陰極熒光 吸收電子 俄歇電子 試 樣 透射電子 衍射電子 俄歇電鏡 透射電子顯微鏡 電子衍射儀 圖13 電子與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的信息及相應(yīng)儀器 電子與物質(zhì) 透射電子顯微鏡， 掃描電子顯微鏡， 低能電子衍射

6、儀， 電子探針， 質(zhì)譜儀等。 電子與物質(zhì) 1、二次電子：X射線與物質(zhì)相互作 用產(chǎn)生的各種帶能粒子在原子中 穿行時(shí)，與其它電子相碰而激發(fā) 的電子。 二次電子的特點(diǎn)： 1.對(duì)樣品表面形貌敏感； 2.空間分辨率高； 3.信號(hào)收集效率高； 4.是掃描電鏡成像的主要手段。 電子與物質(zhì) 電子與物質(zhì) (a) 加偏壓前加偏壓前 (b) 加偏壓后加偏壓后 圖圖4.62 加偏壓前后的二次電子收集情況加偏壓前后的二次電子收集情況 電子與物質(zhì) 圖 入射電子產(chǎn)生的各種信息的深度和廣度范圍 (a) 電子束散射區(qū)域形狀(梨形作用體積) (b)重元素樣品的電子束散射區(qū)域形狀(半球形作用體積) 1-入射電子束；2-俄歇電子激發(fā)

7、體積；3-樣品表面；4-二次電子激 發(fā)體積；5-背散射電子激發(fā)體積；6-初級(jí)X射線激發(fā)體積 電子與物質(zhì) 電子與物質(zhì) 1.1.對(duì)樣品的原子序數(shù)敏感；對(duì)樣品的原子序數(shù)敏感； 2.2.分辨率及信號(hào)收集率低；分辨率及信號(hào)收集率低； 3.3.對(duì)原子序數(shù)差異較大的材料的相分析。對(duì)原子序數(shù)差異較大的材料的相分析。 電子與物質(zhì) 1.1.輕元素及超輕元素的分析；輕元素及超輕元素的分析； 2.2.適于材料表面或薄膜分析；適于材料表面或薄膜分析； 電子與物質(zhì) Valence L3 L2 L1 K e free e Ka a2特征特征X射線射線Auger e K K激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 發(fā)射發(fā)射K K光子光子 （重元素）（重元素） 平均自由程平均自由程mmmm 發(fā)射俄歇電子（輕元素）發(fā)射俄歇電子（輕元素） 平均自由程平均自由程, ,表面幾層原表面幾層原 子子 電子與物質(zhì) 圖圖3-5 3-5 電子與固體作用產(chǎn)生的發(fā)射電子譜（示意圖電子與固體作用產(chǎn)生的發(fā)射電子譜（示意圖） 電子與物質(zhì) 1.1.等離子體振蕩等