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Sandbox Physics

E05 · 电子显微 / 样品物理

电子与样品作用信号地图

改变束能、原子序数、密度和厚度。在剖切样品中追踪固定随机种子的初级电子轨迹,开关信号路径并比较来源深度。在保持二次电子表面敏感性的同时,让至少一半初级电子穿透样品。

交互模型电子与样品作用信号地图
经验射程近似0 nm0\,\mathrm{nm}
停止的初级轨迹0 %0\,\mathrm{\%}
背散射轨迹0 %0\,\mathrm{\%}
透射轨迹0 %0\,\mathrm{\%}
SE 90% 来源深度0 nm0\,\mathrm{nm}
Auger 90% 来源深度0 nm0\,\mathrm{nm}
假定 X 射线激发边0 keV0\,\mathrm{keV}
实验任务—\text{—}

物理教程

电子进入样品后,各种信号从哪里来?

背景改变束能、原子序数、密度和厚度。在剖切样品中追踪固定随机种子的初级电子轨迹,开关信号路径并比较来源深度。在保持二次电子表面敏感性的同时,让至少一半初级电子穿透样品。

为什么值得理解解读电子图像之前,先区分样品物理过程与探测器显示。

先抓重点

核心问题
电子进入样品后,各种信号从哪里来?
一句话直觉
样品深处产生的信号可能在到达探测器前被吸收。透射随厚度变化,表面信号的逸出仍很浅。

核心数学模型

经验射程尺度

R=27.6AE01.67ρZ0.889 nmR=\frac{27.6AE_0^{1.67}}{\rho Z^{0.889}}\,\mathrm{nm}

能量以 keV、密度以克每立方厘米计。C、Si、Au 使用原子质量,其余使用明确标注的近似;低能端是外推。

逸出权重

w(z)∝g(z)exp⁡(−z/ℓesc)w(z)\propto g(z)\exp(-z/\ell_{\mathrm{esc}})

生成的信号与逸出概率是两件事。深度图比较峰值归一化核,并非绝对产额。

常见难点

模型边界

容易误解示意图像就是经标定的材料预测。

正确理解教学 Monte Carlo:经验 Kanaya–Okayama 射程作为连续减速路径预算;散射采用假定的随机游走核,没有实测截面。信号分支是示意,并非经标定的产额。SE 与 Auger 逸出长度是假定值;阴极发光需发光材料。X 射线激发使用粗略壳层阈值,不能用于定量成分分析。

动手实验

  1. 01

    预测

    先预测硅块与薄片谁能透射更多,再比较探测终点比例。

    应该观察到: 样品深处产生的信号可能在到达探测器前被吸收。透射随厚度变化,表面信号的逸出仍很浅。
  2. 02

    调节与核对

    初级轨迹透射比例至少 50%,且模型中的 SE 90% 来源深度小于 15 nm。

    应该观察到: 任务依据定量读数,而非肉眼亮度。
  3. 03

    解释限制

    比较硅和金,再逐个关闭信号路径。解释相同电子束下信号来源深度为何不同。

    应该观察到: 教学 Monte Carlo:经验 Kanaya–Okayama 射程作为连续减速路径预算;散射采用假定的随机游走核,没有实测截面。信号分支是示意,并非经标定的产额。SE 与 Auger 逸出长度是假定值;阴极发光需发光材料。X 射线激发使用粗略壳层阈值,不能用于定量成分分析。