interação feixe de elétrons-amostra [3]

interação feixe de elétrons-amostra [3]
‣ Propriedades do elétron:
1>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Comprimento de onda do feixe de elétrons (λ):
V [kV]
λ [pm]
1
38,7
5
17,3
10
12,2
15
9,9
20
8,6
25
30
120
200
7,6
6,9
3,3
2,5
λ =
λ =
⎛
⎜
2 ⋅ e ⋅V
⋅ m
⎝
1,5
h
e
2
+
( )
−6
2
V + 10 ⋅V
e
2
c
⋅V
2
2
[nm]
⎞
⎟
⎠
c = 2,998.10 8 m.s -1
e = 1,602.10 -19 C
h = 6,62.10 -39 J.s
m e = 9,109.10 -31 kg
V = voltagem
2>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Interação elétron-amostra
choques elásticos/inelásticos
3>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Volume de interação:
4>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Elétrons Auger:
É gerado inelasticamente quando
um elétron é removido de um átomo
e um outro elétron de um nível mais
energético passa a ocupar este
orbital. Para isto é necessária a
liberação de energia (fóton), que
também ser transferida para um
outro elétron que pode então ser
ejetado do átomo. Este segundo
elétron ejetado é chamado
elétron Auger.
A espectroscopia Auger é uma
técnica importante na caracterização
de camadas atômicas superficiais.
5>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Catodoluminescência (CL):
Catodoluminescência (CL) é um termo que
descreve o processo da emissão de
radiação eletromagnética nas regiões:
visíveis, ultravioletas e infravermelhas do
espectro quando certos materiais são
bombardeados com elétrons enérgicos.
Estes materiais emissores de luz, que
geralmente são isolantes ou
semicondutores, têm preenchidas as
bandas de valência e de condução vazia
com "gaps" de banda específicos do
próprio material.
6>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Elétrons secundários (SE):
O espalhamento inelástico de um
elétron enérgico com elétrons de
valência mais externos permite a
emissão de elétrons secundários
que são caracterizados por terem
uma energia cinética menor que
50eV.
A emissão de elétrons secundários é
um dos sinais mais comuns usados
para produzir imagens topográficas
no MEV, uma vez que a maioria do
sinal está confinado a uma região da
superfície próxima do feixe incidente.
7>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Elétrons retroespalhados (BSE):
Um número significativo dos elétrons
incidentes é re-emitido através da
superfície do material. Estes elétrons,
conhecidos como elétrons retroespalhados,
sofreram eventos de
espalhamento elástico no material.
Tais eventos de espalhamento fazem
com que eles se aproximem da
superfície com energia cinética. A
intensidade do espalhamento está
relacionada ao número atômico do
átomo: quanto maior o número atômico,
maior será o retroespalhamento.
8>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Raios-X característicos:
A interação de um elétron de alta energia com um
átomo, pode resultar na ejeção de um elétron de
uma camada atômica interna. Isto deixa o átomo
em estado ionizado ou excitado, com uma lacuna
nesta camada. A restauração do estado fundamental
pode acontecer quando um elétron de uma camada
mais externa que venha a preencher esta lacuna, mas
para isto terá que emitir um quanta (fóton) de
energia. Este fóton possui uma quantidade de
energia que é única para cada elemento químico.
9>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Raios-X característicos:
K α
K β
10>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Raios-X característicos:
L α
L β
11>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Volume de interação:
efeito do Número Atômico, Energia do Feixe e Inclinação
C (Z=6) Fe (Z=26) Au (Z=79)
5 kV
10 kV
BSE yield @ 5kV: 0,07/0,28/0,48
BSE yield @ 10kV: 0,07/0,29/0,48
Tilt = 0 o
20 kV
BSE yield @ 20kV: 0,04/0,30/0,47
Monte Carlo simulation
http://web.utk.edu/~srcutk/htm/simulati.htm
(em escala)
12>

interação feixe de elétrons-amostra
‣ Volume de interação:
efeito do Número Atômico, Energia do Feixe e Inclinação
C (Z=6) Fe (Z=26) Au (Z=79)
5 kV
10 kV
BSE yield @ 5kV: 0,36/0,59/0,67
BSE yield @ 10kV: 0,32/0,58/0,68
Tilt = 70 o
20 kV
BSE yield @ 20kV: 0,30/0,57/0,69
Monte Carlo simulation
http://web.utk.edu/~srcutk/htm/simulati.htm
(em escala)
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interação feixe de elétrons-amostra
‣ Volume de interação:
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interação feixe de elétrons-amostra
‣ Bibliografia:
‣ Reed, S. J. B. Electron Microprobe Analysis and Scanning Electron
Microscopy in Geology. Cambridge University Press, New York, 2005,
pp. 7-20.
‣ Stokes, D. J. Principles and Practice of Variable Pressure Environmental
Scanning Electron Microscopy (VP-ESEM). John Wiley & Sons Ltd, West
Sussex, 2008, pp. 17-62.
‣ Egerton, R. F. Physical Principles of Electron Microscopy: An Introduction
to TEM, SEM and AEM. Springer Science+Business Media, Inc., New York,
2005, pp. 93-176.
‣ Goodhew, P. J.; Humphreys, J.; Beanland, R. Electron Microscopy and
Analysis. Taylor & Francis Inc.,New York, 2001, pp. 2-39.
‣ Jorge Jr, A. M.; Botta, W. J. Notas de classe – Escola de Microscopia.
Laboratório de Caracterização Estrutural, DEMa/UFSCar.
http://www.lce.dema.ufscar.br/cursos/escola.html
Notas de aula preparadas pelo Prof. Juno Gallego para a disciplina Microscopia Eletrônica de Varredura.
® 2015. Permitida a impressão e divulgação.
http://www.feis.unesp.br/#!/departamentos/engenharia-mecanica/grupos/maprotec/educacional/
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