3.3 Упругое рассеяние изолированным атомом

• | Печать |
•  E-mail

Давайте рассмотрим два возможных пути взаимодействия пучка электронов с изолированным атомом, как показано на рисунке 3.1. Независимо от того с чем сильнее взаимодействует электрон, с ядром или электроном, он рассеивается на угол θ. Если мы просто рассмотрим электрон, имеющий заряд e, ускоренный напряжением V, прежде чем он будет рассеян изолированным атомом, траектория рассеяния при взаимодействии электрона с электронами или электрона с ядром является гиперболой и может быть задана двумя простыми уравнениями (Hall 1953), которые являются полезными, поскольку они обобщают основные факторы, контролирующие упругое рассеяние.

где r-радиус рассеяния поля ядра и электрона. Различные сечения рассеяния на углы больше θ задаются πr_n² для ядра и Zπr_n² для рассеяния на Z электронах облака. Если суммировать эти два компонента и (так же, как в уравнении 2.8) умножить на N₀ρt/A мы получим общее упругое рассеяние на пленке толщиной t.
Этот подход имеет множество недостатков, но дает хороший качественный смысл различных параметров, которые влияют на упругое рассеяние. В частности, видно, что атомный номер Z атома сильно влияет на упругое взаимодействие с ядром, однако электрон-электронное рассеяние в большей степени зависит от энергии падающего пучка V. Сильное влияние Z становится важным, когда мы должны увеличить рассеяние в материалах с низким Z компонентов, таких как полимеры и биологические ткани, для того, чтобы получить лучшую контрастность ПЭМ-изображений. Следует обратить внимание, что если электрон проходит вблизи ядра (r_n мал) угол θ будет большим. Энергия электронного пучка, также до некоторой степени может контролировать контрастность изображения. Таким образом, Z, V, и θ влияют на контрастность изображения и являются тремя основными причинами, по которым мы не можем избежать необходимости изучения физики рассеяния электронов.