电子与物质的相互作用
弹性散射
卢瑟福散射理论近似描述：
- 原子核贡献：主要是弹性散射
- 核外电子贡献：主要是非弹性散射
弹性散射是非弹性散射的Z倍，因此原子序数越大，弹性散射越重要。
散射角大于\(\theta\)的几率：
- \(\rho\)：物质密度
- \(N_A\)：阿伏伽德罗常数
- \(A\)：原子量
- \(V\)：加速电压
- \(Z\)：原子序数
- \(\theta\)：散射角
- \(t\)：样品厚度
试样越薄，原子越轻，加速电压越高，散射几率越小，穿透本领越大（像点越亮）
非弹性散射
特征X射线
入射电子把原子内层电子打飞留下空穴、上层电子跃迁回来填充，产生特征X射线
不同原子序数的原子有不同的电离能，对应特征X射线波长不同。
因此特征X射线可以用于X射线能谱分析（EDS），检测所分析的物质中含有什么元素（要求\(Z\ge4\)）
二次电子
二次电子secondary electron 是被入射电子在样品的导带和价带里炸出来的电子，所需能量低（E<50eV）
二次电子一般不含和元素有关的信息，且表面的二次电子容易逸出表面
可以用来表征样品表面信息
二次电子数量与电子束和表面的夹角有关：凹凸不平则会产生不同数量的二次电子，造成反差——产生扫描电镜的二次电子像
背散射电子
backscattered electron
被“反弹”回来的电子，来自样品表层几百纳米深度范围
随原子序数增加而增加，故除形貌分析外，还可以用来显示原子序数衬度，定性分析成分。
主要在扫描电镜里用
俄歇电子
auger electron
入射电子太强，把内层打飞，同时其它内层也填满，只能打飞到原子外面；外层电子落回放出能量，再打飞一个内层电子，打飞的电子就是俄歇电子。
俄歇电子能量与所处壳层有关，因此可以反映元素信息
俄歇电子对轻元素敏感（相比下X射线对重元素敏感
俄歇电子能量在几百到几千电子伏特
俄歇电子平均自由程小于1mm，只能从靠近表面的地方逸出，因此俄歇电子给出表面的化学信息
俄歇电子谱仪AES
阴极荧光
cathodoluminescence
半导体在入射电子照射下，会产生电子-空穴对。电子跳到空穴处复合时发出光子，称为阴极荧光
光子产生率和能带、杂质有关，因此阴极荧光谱CL用于半导体与杂质的研究中。
主要用于扫描电镜，STEM里原则上也行
透射电子
电子能量损失谱EELS：分析透射电子损失的能量，得到试样内部原子受激能级激发态的精确信息。可以分析轻元素，补偿EDS的不足。
等离子体激发
主要发生在金属中，金属中自由电子集体振动
入射电子损失能量，损失量与材料相关
声子激发
声子激发引起入射电子能量损失，也使入射电子散射增大，使衍射斑点产生模糊背景
声子激发与\(Z^{3/2}\)成正比，随温度增加而增加
声子激发完全没用，冷却样品以减少声子激发
辐照损伤
电子束容易把样品搞坏
- 打断化学键合
- 打飞原子
减少辐射损伤方法
- 增大电压，减少散射截面
- 非必要不使用高亮度小束斑的电子束
- 样品尽可能减薄