3.2 Механизм упругого рассеяния
Удобно разделить механизмы упругого рассеяния на две основные формы: рассеяние электронов от одного, изолированного атома и коллективное рассеяние от многих атомов внутри образца. Для начала мы рассмотрим взаимодействие электронов с одним изолированным атомом. В этой ситуации, упругое рассеяние может произойти одним из двух способов, каждый из которых предусматривает участие кулоновских сил. Как показано на рисунке 3.1, электрон может взаимодействовать с электронным облаком, в результате чего наблюдаются малые угловые отклонения. Кроме того, если электрон проникнет в электронное облако и приблизится к ядру, он будет сильно притягиваться положительно заряженным ядром, и может быть рассеян на большой угол, который в редких случаях в ПЭМ, может составлять почти 180ᵒ (т. е. полное обратное рассеяние). На самом деле многие электрон-электронного взаимодействия носят неупругий характер. Это неупругое взаимодействие может выражаться в том, что ядерное взаимодействие может привести к генерации тормозного рентгеновского излучения, или даже может привести к смещению атома из узла решетки в кристалле. Оба эти взаимодействия связаны с некоторыми потерями энергии для электронов. В самом деле, чем больше угол рассеяния электронов, выходящих из образца, тем больше шансов, что они претерпели неупругие взаимодействия во время прохождения через образец.
Вторая основная форма упругого рассеяния наблюдается, когда электронная волна взаимодействует с образцом как с единым целым. Как уже упоминалось самая известная форма этого взаимодействия - дифракция, является особенно важной при малых углах рассеяния. Понимание дифракции заключается в представлении электронного пучка в виде волны, а не частиц, как мы делали на рисунке 3.1.
