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电子束照射样品可能产生的主要效应:
1 电子激发和原子的离子化,能量为eV级别,对于绝缘体影响重大。电子激发态寿命足够长,能引起原子间键的不稳定和重排,或导致键的断裂(Radiolysis)。而金属和石墨受此影响较低。金属中产生的离子能被迅速淬灭,~10-15s。
2 集体电子激发,如Plasmon。电子损失的能量迁移到多个键上,迁移取决于价电子密度。
3 键的断裂和交联。
4 Exicitation of phonons,产生声子(phonon),热效应。这源自电子和原子核的碰撞,产生meV级的能量转移。产生的热效应和样品的热扩散能力有关。一般EB能量越高热效应越低。
5 表面原子溅射,原因是表面原子张力小,只需克服升华的能量即可。
二级效应:
1 产生光子,如X-ray和可见光。
2 产生二级电子或Auger电子,使得样品带电。
EB辐照对绝缘体和金属的效应十分不同。对于绝缘体,非弹性作用如原子离子化,键的断裂等占主导作用。对于金属性物质,离子化作用由于自由电子的存在而被淬灭。辐照的主要作用为Knockon atom displacement。所以金属在EB辐照下较为稳定,特别是EB能量低的情况下。粒子束能量增高,原子敲除作用增强,激发作用降低。粒子本身质量越高,敲除越容易。
敲除发生的时间很短,
10−21 s: energy transfer from the particle to thenucleus (primary knock-on);
10−13 s: interatomic collisions (cascade);
10−11 s: dissipation of epithermal energy (stabledefects and clusters);
>10−11 s: thermal migration of point defects.
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