4.2.1 Характеристическое рентгеновское излучение
Прежде всего, пучок электронов высокой энергии проникает через внешнюю зону проводимости (валентную зону) и взаимодействует с внутренней оболочкой электронов. Если внутренней электронной оболочке передается энергия больше критической, то эмитируется электрон, т. е. оно покидает притягивающее поле ядра, оставляя дыру во внутренней оболочке. В изолированном атоме электрон выбрасывается в вакууме, а в твердом теле он выталкивается выше уровня Ферми в незаполненные состояния. Атом остается в возбужденном состоянии, поскольку он имеет больше энергии, чем ему необходимо, и такой атом называют ионизированным.
Ионизированный атом может вернуться в состояние с низкой энергией (основное состояние), заполняя дырки с электроном из внешней оболочки. Этот переход сопровождается излучением или рентгеновским или Оже-электрона. Последний процесс был впервые описан Оже (1925) и принес ему Нобелевскую премию по физике. Как в случае возникновения рентгеновского излучения, так и Оже-электрона, энергия излучения имеет характерные значения равные разнице в энергии между двумя участвующими электронными оболочками, и эта разность энергий является уникальной для атома. Процесс рентгеновского излучения схематически показано на рисунке 4.2.
Следует обратить внимание, что характеристические рентгеновские лучи также могут быть получены, если атом ионизируется в процессах, отличных от облучения электронами. Например, ионизация может произойти в результате бомбардировки рентгеновскими лучами. В этом случае следует использовать термин флуоресценция.
Рентгеновское излучение в электронных микроскопах детектируется в течении многих лет, однако детектирование Оже-электронов ввиду их низкой энергии, проводится в специализированных Оже-электронных спектрометрах. В последнее время, однако, мы были найдены способы обнаружения Оже-сигнала в условиях сверхвысокого вакуума (СВВ) ПЭМ.
