3.6 Когерентность Резерфордовских рассеянных электронов
До сих пор мы рассматривали электроны как частицы, далее мы рассмотрим волновую природу рассеянных электронов. Высоко-угловое Резерфордовское рассеянние электронов некогерентно: то есть, это означает, что нет фазовых соотношения между ними. Такое некогерентное рассеяние имеет важное значение в двух отношениях. Во-первых, высокие углы рассеяния вперед могут быть использованы для формирования исключительно высокого разрешения изображений кристаллических образцов, в котором контраст изображения связан исключительно со значением Z, а не ориентировкой образца (как в случае с низко-угловой когерентной дифракцией). Такой Z-контраста изображения, обеспечивает атомное разрешение элементного анализа, в дополнение к показу с атомным разрешением на границах между регионами с различными Z. По сравнению с другими механизмов формирования контраста, изображения с Z-контрастом являются относительно новым методом микроскопии, но, особенно с учетом наличия Cs корректоров, он последовательно занимал рекорд по самым высоким разрешением изображения и анализа в ПЭМ (например, Варела и соавт. 2005 г.) и уже начинает революцию в нашем понимании химии и структуры на атомном уровне кристаллических дефектов.
Второй (но гораздо менее важно), больше-угловые обратно-рассеяные электроны (ОЭ) могут быть использованы для формирования изображения поверхности образца, в котором контраст формируется не только из-за различий в Z, но и из-за изменений в топографии поверхности образца.
Изображения в обратно-рассеяных электронах редко используются в ПЭМ, потому что сигнал обратно-рассеяных электронов мал. Если вернуться назад и посмотреть на моделирование методом Монте-Карло на рисунке 2.4 можно увидеть, что из 103 электронов, падающих в Cu только три (0,3%) были обратно рассеяны. Таким образом, качество этого сигнала очень плохое, и изображения получается достаточно шумным, и имеет низкую контрастность. Контраст гораздо лучше для массивных образцов в сканирующей микроскопии, где доля обратно-рассеяных электронов достигает гораздо больших значений (например, около 30% для Cu) и это обеспечивает стабильную, высокую контрастность изображения, в котором можно различать сигналы от соседних элементов периодической таблицы.
