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

2.6 Как мы используем рассеяние в ПЭМ

Для чего же нужны были все эти математические вычисления? Дело в том, что когда вы отбираете электроны, которые были рассеяны на некоторый угол (выбор θ), вы изменяете эффективного сечения рассеяния (σθ), потому что сила рассеяния, как правило, уменьшается при увеличении угла рассеяния. Таким образом, рассеяние будет меньше при больших углах, что объясняет, почему мы говорили в начале, что мы в основном заинтересованы в рассеянии вперед в ПЭМ. Большинство рассеянных электронов, содержатся в ±5ᵒ от прямого пучка. Также есть возможность контролировать сечение рассеяния в другими путями. Во-первых, ускоряющим напряжением, которое определяет энергию электронов E0 (эВ), и влияет на сечение, в соответствии с уравнением 2,3 (для упругого рассеяния). В самом деле, для всех видов рассеяния, полное сечение уменьшается по мере увеличения E0. Таким образом, средне и высоковольтовые ПЭМ имеют меньшее рассеяние электронов, чем обычные 100 кВ микроскопы и, это имеет большое значение для электронно-лучевых повреждений в тонких образцах, таких как полимеры. Во-вторых, и это более понятно, вы можете выбирать образцы с различной плотностью. Рассеяние более плотными материалами сильнее, так что вы должны делать их как можно тоньше для того, чтобы выполнялось приближение однократного рассеяния. Далее мы увидим, что эффект атомного номера атома является более важным для упругого рассеяния чем для неупругого, по мере увеличения Z, упругое рассеяние начинает преобладать. Это помогает, когда мы рассматриваем способы повышения рассеяния (и, следовательно, контраста) в материалах с низким атомным номером, таких как полимеры и биологические ткани.


Рисунок 2.4 Моделирование методом Монте-Карло путей для 103 100 кэВ электронов при их прохождении через тонкую фольгу (А) Cu (Б) Au. Обратите внимание на увеличение угла рассеяния с увеличением атомного номера и небольшое количество электронов, которые рассеяны на угол более 90ᵒ