電子束與樣品相互作用產(chǎn)生的各種信號(hào)是掃描電鏡獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)講述掃描電鏡和電子探針儀所應(yīng)用的主要信號(hào)，探討每種信號(hào)的成因、取樣區(qū)域和攜帶信息。

在掃描電鏡鏡筒中，電子束通過(guò)電磁透鏡聚焦和電場(chǎng)加速，人射到樣品中，束電子與樣品原子核或核外電子發(fā)生多種相互作用，而被散射，引起束電子的運(yùn)動(dòng)方向或能量（或兩者同時(shí)）發(fā)生變化，從而產(chǎn)生各種反映樣品特征的信號(hào)。掃描電鏡和電子探針儀利用相應(yīng)的探測(cè)器檢測(cè)這些信號(hào)，獲得樣品的不同特征。相互作用過(guò)程可大致分為彈性散射過(guò)程和非彈性散射過(guò)程兩類(lèi)。圖所示為E。能量的高能電子與樣品原子相互碰撞后發(fā)生的兩個(gè)散射過(guò)程。

彈性散射過(guò)程

高能入射電子與原子核發(fā)生碰撞或作用，由于原子核的質(zhì)量比電子大得多，入射電子受到原子核的散射，發(fā)生彈性散射過(guò)程：掃描電鏡和電子探針儀電子的運(yùn)動(dòng)速度v的方向分量改變，從而改變了運(yùn)動(dòng)方向，但v的絕對(duì)值保持不變，其動(dòng)能E=號(hào)m’不變，m。為電子質(zhì)量，如圖2-1a所示。在這個(gè)過(guò)程中只有不到1kV的能量由束電子傳送到樣品中，這與一般為10kV以上的人射電子能量相比可以忽略不計(jì)，掃描電鏡和電子探針儀因此在散射過(guò)程后的瞬間能量E=E。，電子束偏離入射方向的角度為p，其典型值為5°，被偏轉(zhuǎn)范圍從0°~180°變化。樣品中產(chǎn)生的彈性背散射電子就是彈性散射的產(chǎn)物，它基本上保持了人射電子的能量。