НИТУ 'МИСиС' Минобрнауки РФ TOKYO BOEKI База данных по материаловедению. Материалы XXI века
База данных по материаловедению. Материалы XXI века

2.2 Терминология рассеяния и дифракции

Явление рассеяния электронов может быть разбито на различные группы. Мы уже использовали наиболее важные термины: упругое и неупругое рассеяние. Эти термины, соответственно, описывают рассеяние без потери энергии, и при некоторых измеримых потерях энергии (как правило, малых по сравнению с энергией пучка). В обоих случаях, мы можем рассматривать пучок электронов и атомы образца в виде частиц, и рассеяние падающих электронов на атомах в образце часто может быть приближено по описанию к столкновению бильярдных шаров. Однако, мы также можем разделить рассеянные электроны на когерентные и некогерентные, это разделение уже относится, конечно, к их волновой природе. Эти разделения электронов связаны между собой, так как упруго рассеянные электроны, как правило, когерентны, а не упруго рассеянные электроны, как правило, некогерентны (стоит обратить внимание на модификатор «обычно»). Если представить, что падающие электроны должны быть все когерентными, то есть, они в основном в фазе друг с другом и имеют фиксированную длину волны, регулируемую ускоряющем напряжением. Тогда, когерентно рассеянные электроны являются те, которые остаются в фазе, а бессвязно рассеянные электроны не имеют фазовых соотношений, после взаимодействия с образцом. Характер рассеяния может привести к различным угловым распределениям электронов. Рассеяние может быть как рассеяние вперед, так и обратное рассеяние, в данном случае термины относятся к углу рассеяния по отношению к падающему пучку, а также образцу, который обычно перпендикулярен ему. Если электрон рассеивается на угол менее 90°, то его называют рассеянный вперед, и если рассеивается на угол более 90°, называется обратно рассеянным. Эти различные термины, связанны со следующими общими принципами, приведенными на рисунке 2.2.


  • упругое рассеяние, как правило, когерентно, если образец тонкий и кристаллический

  • упругое рассеяние обычно происходит при относительно малых углах (1 10°), т. е., строго достигает своего максимума в прямом направлении.

  • при более высоких углах (более 10°) упругое рассеяние становится более некогерентным.

  • неупругое рассеяние почти всегда некогерентное и имеет очень малые углы рассеяния (менее 1°).

  • При увеличении толщины образца, меньше количество электронов рассеивается вперед и больше рассеивается обратно. Некогерентные, отраженные электроны остаются от падающего пучка, которые возникают в массивном, непрозрачном образце.

  • Рисунок 2.2. Различные виды рассеяния электронов (А) тонким образцом и (B) массивным образцом: в тонком образце возникают электроны, рассеянные в переднем и обратном направлений, в то время как в массивном образце возникают только обратно рассеянные электроны падающего пучка.