内容：§3.1电子束与材料的相互作用。重点：电子束与材料作用产生的信号及用途。难点：信号的区分。目的：通过学习掌握电子束与材料相互作用的类型、原理，并清楚其主要用途及相应的测试方法。§3.1电子束与材料的相互作用一、入射电子与固体中粒子的作用类型二、散射三、吸收四、电子与固体作用产生的信号一、入射电子与固体中粒子的作用类型在材料分析方法中，电子束是一种最常用的入射激发源之一。电子束在照射固体时与固体中的粒子相互作用有：a.入射电子的散射（库仑力作用）b.入射电子对固体的激发c.入射电子在固体中的传播一次电子：入射电子，即照射固体的电子。二次电子Is：入射电子轰击出的固体电子。（真）二次电子：入射电子直接撞击出固体的原子核外电子。特征二次电子：入射电子与固体作用时激发态原子退回基态时产生的电子发射，如俄歇电子。二次电子产额δ：二次电子流Is与入射电子流I0的比值：δ=Is/I0入射角α：入射束与固体表面法线的夹角。背散射电子IR：入射电子与固体作用后又离开固体的电子。由被固体表面的原子直接反射回来的入射电子与进入固体后通过散射不断改变方向，最后又从固体表面发射出来的入射电子两部分组成。前者为弹性背散射电子，后者为非弹性背散射电子。二、散射电子束照射固体，与固体中的电子及原子核作用而产生散射。有弹性和非弹性两种。1．弹性散射弹性散射：入射电子与固体中原子（核）的作用。因原子质量远大于电子质量，散射后入射电子的能量基本不发生变化，只是改变了方向。2．非弹性散射非弹性散射：入射电子与固体中电子的作用。作用粒子的质量相同，散射后入射电子的能量变化，部分能量给了原子导致电子激发。3.散射截面散射截面：衡量固体中的粒子把入射电子散射到某个角度以外的能力。以在瞄准距离上散射角2θ所代表的面积表示。弹性与非弹性散射截面分别以σn、σe表示，其关系：σn/σe=Z(原子序数)此关系说明什么？三、吸收电子吸收：随着电子在固体中的碰撞增多，入射电子的动能逐渐减小，最终停止碰撞被固体束缚—吸收。四、电子与固体作用产生的信号四、电子与固体作用产生的信号样品吸收电流I0—入射电子流[A]。或[A/cm2]（电子束流密度）入射电子在作用区域产生的信号（P43~45）：IR—背散射电子流P43。IS—二次电子流P44。真二次电子流能量低且连续分布。特征二次电子取决于原子本身的结构。能量是一些分立值。δ—二次电子产额：δ=IS/I0二次电子产额与入射电子能量I0和入射角α的关系如图所示：IX—电子激发诱导的X射线辐射强度P44。两种：①入射电子在原子实的库仑场中减速产生能量连续的X射线，能量可从0~入射能量；②入射电子激发使内层电子电离，外层电子填充内层空位时所产生的特征X射线。所产生的X射线又可再次激发产生二次特征X射线—荧光。此作用可超出入射电子作用区。或产生俄歇电子各元素都有各自特征颜色的荧光、特征X射线、特征俄歇能谱，可分别用作光谱分析、微区成分分析、轻或超轻元素（氢、氦除外）分析。IE—固体表面元素发射的总强度。IA—吸收电流。IT—透射电子流。样品因薄而被入射电子穿过。这些信号的强度均与固体的结构、成分、表面状态等性质及入射电子的能量和入射角有关。§3.1.4电子与固体作用产生的信号四、电子与固体作用产生的信号2.电子非弹性散射平均自由程电子非弹性散射平均自由程λe：两次非弹性散射之间电子所经过的平均路程。与材料的组成结构及入射电子能量有关。是反映电子与固体相互作用的一个重要物理量。四、电子与固体作用产生的信号3.电子能谱电子能谱：入射电子与固体相互作用所产生的各种信号强度按其能量的分布图。电子能谱按能量从低到高依次分布有：能量损失电子（电子能量损失谱）:位于能量高中段，是入射电子特征能量损失峰，也常用来作表面常规分析。弹性背散射电子：位于能量最高端，较高的尖峰（等于入射电子能量）。用此类电子的衍射来进行材料的电子衍射分析。其方法有:低能电子衍射分析：LEED反射式高能电子衍射分析：RHEED透射电子分析：TEM小结入射电子（I0）与固体作用产生的主要信号IS—二次电子（用于扫描电镜分析形貌）IR—背散射电子IX—X射线（用于能谱分析微区元素成分、X衍射仪分析相成分）IE—固体表面元素发射IA—吸收电子IT—透射电子（用于透射电镜分析）信号强度与固体的结构、成分、表面状态等性质及入射电子的能量和入射角有关。§3.1.3电子与固体作用产生的信号透射电子显微镜——透射电镜（TEM）；扫描电子显微镜——扫描电镜（SEM）；电子探针X射线显微分析仪——电子探针（EPA或EPMA）；电子激发俄歇电子能谱分析（EAES