電鏡學(xué)堂 | 掃描電子顯微鏡的基本原理（一）

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發(fā)表時(shí)間：2019-07-11 16:15

§8. 特征X射線

　　當(dāng)試樣原子內(nèi)層被入射電子激發(fā)或電離后，會(huì)在內(nèi)層電子處產(chǎn)生一個(gè)空缺，原子就會(huì)處于能量較高的激發(fā)狀態(tài)。此時(shí)外層電子會(huì)向內(nèi)層躍遷以填補(bǔ)內(nèi)層電子的空缺，從而釋放出具有特定能量的電磁輻射光子，稱為特征X射線（如圖2-12）。特征X射線是從試樣0.5～5μm深處發(fā)出的，它的波長與原子序數(shù)之間滿足Moseley關(guān)系式：

λ＝1/（z-σ）2，σ是常數(shù)

　　不同的波長λ對(duì)應(yīng)不同的原子序Z。根據(jù)這個(gè)特征能量，可以知道在分析區(qū)域存在何種元素。能譜儀（EDS）和波譜儀（WDS）就是根據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行成分分析的。

圖2-12 特征X射線產(chǎn)生的原理示意圖

§9. 連續(xù)X射線（軔致輻射）

　　電子激發(fā)原子除了產(chǎn)生特征X射線外，還產(chǎn)生連續(xù)X射線，或稱韌致輻射。這是高能電子被原子庫侖場減速而產(chǎn)生的電磁輻射光子，如圖2-13。由入射電子突然減速形成的X射線連續(xù)譜的能量從0～E0連續(xù)變化。連續(xù)X射線是電子束微區(qū)成分分析所不希望產(chǎn)生的，它在特征X射線譜峰中產(chǎn)生背底。

圖2-13 連續(xù)X射線（韌致輻射）產(chǎn)生的原理示意圖

§10. 陰極熒光（CL）

　　陰極熒光也稱陰極發(fā)光，是指由于電子束轟擊有些固體（如半導(dǎo)體、礦物和某些有機(jī)分子材料等），受電子照射后，價(jià)電子被激發(fā)到高能級(jí)或能帶中，被激發(fā)的材料同時(shí)產(chǎn)成弛豫發(fā)光的現(xiàn)象。發(fā)射的波長范圍是可見光、紅外或紫外光。陰極熒光現(xiàn)象及發(fā)光能力、發(fā)射波長和材料里的特殊的“激活劑”的種類及含量有關(guān)。

陰極熒光可以用一個(gè)聚光系統(tǒng)（如玻璃透鏡）和光電倍增管收集并成像，可以被用來檢測礦物，半導(dǎo)體和生物試樣中痕量元素（可達(dá)ppm級(jí)，用線波譜WDS或者能譜EDS都是不能實(shí)現(xiàn)的）的分布，如圖2-14。