Эффекты возникающие при взаимодействии электронов с веществом. Вторичная электронная эмиссия

Вторичная электронная эмиссия — испускание электронов поверхностью металлов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучком электронов. Вторичный электронный поток состоит из электронов, отраженных поверхностью (упруго и неупруго отраженные электроны), и «истинно» вторичных электронов — электронов, выбитых из металла, полупроводника или диэлектрика первичными электронами. Отношение числа вторичных электронов к числу первичных , вызвавших эмиссию, называется коэффициентом вторичной электронной эмиссии: σ=

σ=δ+η+r

η- коэфф. не упруго отраженных электронов.

r-коэфф. упруго отрженных электронов.

δ – истинно вторичные электроны.

Коэффициент зависит от природы материала поверхности, энергии бомбардирующих частиц и их угла падения на поверхность. У полупроводников и диэлектриков больше, чем у металлов. Это объясняется тем, что в металлах, где концентрация электронов проводимости велика, вторичные электроны, часто сталкиваясь с ними, теряют свою энергию и не могут выйти из металла. В полупроводниках и диэлектриках же из-за малой концентрации электронов проводимости столкновения вторичных электронов с ними происходят гораздо реже и вероятность выхода вторичных электронов из эмиттера возрастает в несколько раз.

1 – область истинно вторичных электронов, она распространяется до Е=50эВ. Основная масса электронов приходится на Е= несколько эВ.

2 – область неупругого рассеяния первичных электронов – те электроны, которые теряют энергию в результате соударений, поэтому имеют широкое распространение по энергии.

3- обл. упруго отраженных электронов.

Глубина выхода:- истинно вторичных электронов для металлов и полупроводников <100 Ангстрем(<0.1нм)зависит от порядкового номера хим. элемента; - упруго отраженных – несколько Ангстрем.

Растровая электронная микроскопия основана на анализе вторичных электронов.

20.Принципиальная схема РЭМ

1.электронная пушка

2.анод

3.конденсорные линзы

4.отклоняющая система

5.объективная линза

6.образец

7.коллектор электронов

8.усилитель сигнала

9.генератор сканирования

10.электронно-лучевая трубка

21.Формирование топографического РЭМ изображения во вторичных электронах.

Топографический контраст (Т.К.)вызван изменением коэф-та эмиссии электронов при изменении угла наклона к поверхности падающего луча. Если на сетку коллектора поддадим (+) напряжение больше 50 В. То независимо от эмиссии электроны будут направлены к коллектору и т.о. будет формироваться бестеневое изображение объекта. На упруго рассеянные эл-ны, те которые обладают большой энергией, поле коллектора не действует и их траектория явл. Прямолинейной.Распределение яркости определяется наклоном соответ. Участка на поверхности точно также как и в потичееских изображениях.

22.Основы сканирующей зондовой микроскопии.

Исследования рельефа поверхности и ее локальных св-в проводится с помощью спец. Приготовленных зондов в виде игл. Острие зондов имеет размеры 10 нм. В зондовых микроскопах лежат различные типы взаимодействия зонда с поверхностью и зависимость этих взаимодействий от расстояния между зондами и пов-ти. В туннельном микроскопе, который основан на протекании туннельного тока между иглой и образцом. Сущ. и др. виды взаимодействия: магнитосиловой, электросиловой, атомносиловой (вандервальсовские силы). Пусть взаимодействие между зондом и пов-тью хар-ся параметром р, Если сущ. Резкая и однозначная зависимость параметра р от расстояния z, то данный параметр может быть использован для анализации си-мы обратной связи. Сис-ма обратной связи контролирует расстояние между образцом. Система обратной связи поддерживает значение р постоянным, равное р0. Если расстояние зонд-повсти изменяется,то происходит изменение параметра р, при этом пформируется разностный сигнал,который пропорционален величине р-р0, который усиливается и падается на исполнительный элемент. Он отрабатывает разностный сигнал, приближая или отодвигая зонд от поверхности, до сих пор пока разностный сигнал не станет равный 0. Таким образом можно поддерживать расстояние зонд образец с высокой точностью.

23. атомно-силовая микроскопия (АСМ ) вид зондовой микроскопии, в основе которого лежит силовое взаимодействие атомов (строго говоря обменное взаимодействие атомов зонда и исследуемого образца). Принцип работы основан на регистрации силового взаимодействия между поверхностью исследуемого образца и зонда. Для регистрации этого силового взаимодействия используются зондовые датчики представляющую собой упругую консоль с острым зондом на конце. Сила действует на зонд со стороны поверхности приводящей к изгибу консоли. Регистрируя величину изгиба можно регистрировать силы взаимодействия зонда с поверхностью.

8. Метод колебательной инфракрасной спектроскопии-относят к анализу колеб-х и вращ-х уровней энергии атомов. Число полос и частот зависит от 1)масс атомных ядер 2)от числа образующих молекул атомов 3)геометрии и симметрии равновесной ядерной конфигурации 4)от потенциального силового поля внутри молекулярных сил. Распределение интенсивности в спектре определяется электрическими св-ми молекулы:1)электрическим дипольным моментом,2)поляризуемостью, а также рассеиваится упруго и неупруго.

Колебания атомов в трехатомной молекуле: а)валентно-симметричные б)валентно-несимметричные в)деформационные. При валентных кол-х изм-ся расстояние между атомами. При деформационных-изменяются валентные углы.

Частота колебаний для двухатомной молекулы ,где -приведенная масса, F-силовая постоянная

ИК-спектр полимеров состоит из широких полос и обычно область в которых одновременно нах-ся полосы поглощения расположены 400-4000 см^-1 или 2.5 до 25 мкм. Для анализа ИК-спектра исп-ся след-й приемы: Для области спектра с волновым числом более 1500 см^-1исп. количественный анализ,в нем находят характеристические полосы поглощения- полосы кот. присвутствуют во всех спектрахвсех вещ в кот. присут. опред. атомы и хим-е связи. Для области менее 1500 см^-1которая наз-ся обл-ю отпечатков пальцев, в которой располог-ся кроме валентных колебаний и деформационные колебания. Для этой обл-ти проводится качественный анализ.