3. Упругое рассеяние
Упруго рассеянные электроны являются основным источником контраста в ПЭМ-изображениях. Они также создают интенсивность в дифракционных картинах, таким образом, мы должны понять, что управляет процессом упругого рассеяния. Сначала мы, рассмотрим упругое рассеяние на одном, изолированном атоме, а затем на многих атомах в образце. Чтобы понять упругое рассеяние мы должны рассматривать как волновые, так и корпускулярные свойства электронов.
Рассеяние от отдельных атомов может происходить либо путем взаимодействия электронов с отрицательно заряженным облаком электронов, что приводит к угловым отклонениям лишь на несколько градусов, или путем притяжения к положительному ядру атома, в результате чего электроны рассеиваются на много большие углы, вплоть до 180ᵒ. Такое рассеяние часто может быть интерпретировано в терминах бильярдных шаров, столкновений типа частица-частица, сечений и длин свободного пробега, которые объясняют сильную зависимость угла рассеяния от атомного номера Z атома. Когда мы подразумеваем под электронами волны, их когерентность становится важным параметром. Когерентность рассеянных электронов, связанна с их углом рассеяния θ. При увеличении этого угла, степень когерентности становится все меньше и электроны, которые испытали Резерфордовское рассеяние на большие углы становятся некогерентными.
В отличие от Резерфордовского рассеяния, электроны рассеянные упруго на малые углы (углы менее <3ᵒ) когерентны. Интенсивность этого малоуглового рассеяния сильно зависит от расположения атомов в образце. Как мы уже говорили, такой процесс коллективного рассеяния на атомах называют дифракцией, и он может быть понят только при рассмотрении электрона как волны. Дифракция контролируется в основном углом падения пучка электронов на атомные плоскости образца, расстоянием между этими плоскостями, и межатомные расстояниями в самих плоскостях. Таким образом, это малоугловое, когерентное рассеяние имеет неоценимое значение для характеристики кристаллографии образца и, несомненно, является наиболее значительным явлением рассеяния в ПЭМ.
