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Sandbox Physics

E12 · 分区扫描电镜探测

背散射：成分还是取向

记录分区探测器两侧计数。标定增益，切换合成与差分，再转动样品，分辨材料反差、表面起伏和指定沟道响应。

交互模型背散射：成分还是取向
存储左侧计数—\text{—}
存储右侧计数—\text{—}
计数导出材料反差—\text{—}
独立无沟道输入反差—\text{—}
相对输入的反差误差—\text{—}
反差对代表像素噪声比—\text{—}
所选计数不对称—\text{—}
指定平均沟道抑制—\text{—}
相对几何的不对称平均误差—\text{—}
每像素入射剂量—\text{—}
实验目标—\text{—}

物理教程

背散射：成分还是取向

背景记录分区探测器两侧计数。标定增益，切换合成与差分，再转动样品，分辨材料反差、表面起伏和指定沟道响应。

为什么值得理解目标：标定合成并避开强晶粒沟道。材料反差误差不超过 0.03，不对称平均误差不超过 0.05，代表像素反差噪声比至少 8，指定平均沟道抑制不超过百分之三。

先抓重点

核心问题
更亮的晶粒，能证明成分不同吗？
一句话直觉
更亮区域可反映材料、取向或收集几何。

核心数学模型

计数期望

Ninc=Iτ/eμL=Nincηf(1−a)/2μR=gRNincηf(1+a)/2\begin{aligned}N_{inc}&=I\tau/e\\\mu_L&=N_{inc}\eta f(1-a)/2\\\mu_R&=g_RN_{inc}\eta f(1+a)/2\end{aligned}

两个分区响应互补；增益是独立计数灵敏度。

处理同一采集

Y^=NL+NR/gRNincfa^=NR/gR−NLNR/gR+NL\begin{aligned}\widehat Y&=\frac{N_L+N_R/g_R}{N_{inc}f}\\\widehat a&=\frac{N_R/g_R-N_L}{N_R/g_R+N_L}\end{aligned}

合成保留材料与取向响应；差分是方向诊断。

声明的教学响应

η(Z)=0.04+0.45(1−e−Z/30)c(α,αg)=1−0.22e−(α−αg)218\begin{aligned}\eta(Z)&=0.04+0.45(1-e^{-Z/30})\\c(\alpha,\alpha_g)&=1-0.22e^{-\frac{(\alpha-\alpha_g)^2}{18}}\end{aligned}

指定产额与摇摆凹谷，非计算材料截面。

常见难点

分开外观与信息

容易误解看起来更清楚就能保证正确解释。

正确理解显示增益不改变计数，也不能消除物理混合。输入参考独立于测量。

动手实验

  1. 01

    预测歧义

    观察单侧图与独立材料、取向输入，预测哪些条纹会随转动变化。

    应该观察到： 亮度同时包含多种物理响应。
  2. 02

    先标定再合成

    选择未标定预设，再应用已知增益标定，比较不对称核验。

    应该观察到： 不等分区会将共同响应泄漏进差分。
  3. 03

    转动样品

    让摇摆倾角穿过两个指定晶粒凹谷，再避开两者。

    应该观察到： 合成抵消对称起伏，但仍能看到取向。
  4. 04

    核对测量

    选择合成，标定、避开晶粒凹谷并调足停留，达到目标。

    应该观察到： 成分判断需要对照和噪声预算。