材料表征大四上学期末

南京大学2010-2011学年第1学期《材料表征》考试 闭卷
2011年1月9日
一、（10分）简述电子束与材料相互作用产生Auger 电子和特征X 射线的过程。

电子束与材料相互作用，若电子束能量超过一定的阈值，可使原子内层电子脱离原子核的束缚，成为自由电子。

原子的一个外层电子跃迁填补内层的空穴，并放出能量。

若这个能量以光子形式放出即为特征X 射线，如过这个能量给了另一个外层电子，使其脱离原子核的束缚，就产生了一个Auger 电子。

二、（10分）哪两个物理因素影响了衍射线宽，各是什么关系？
1． 晶粒尺寸大小，由谢尔公式θλβcos T K =可知，衍射线宽与晶粒大小成反比T 1∝β 2． 应力，将λθ=sin 2d 微分可知：d
d tg ∆=∆θθ，线宽与应力成正比d d ∆∝β。

三、（10分）比较X 射线衍射和电子衍射，为什么电子衍射比较容易发生？为了有效地得
到X 射线衍射信息，通常采用哪两种方法？
电子衍射容易发生的原因由两点，首先电子的波长较短，Ewald 球半径较大，相对于晶体的倒点阵几乎是一个平面，其次电子衍射的样品都是薄片，倒格点都被拉长。

这两点都使倒格点容易与Ewald 相交，发生衍射。

通常为了有效得到X 射线衍射信息,采用白光作为衍射光源或旋转晶体。

四、（10分）说明扫描电子显微镜（SEM ）中二次电子像的衬度来源。

聚焦电子束在样品表面扫描，样品产生二次电子。

显示器阴极射线管的电子束与样品表面的电子束同步扫描，在每一个扫描点上，显示器的亮度由收集到的二次电子的强度决定，由此产生称度。

五、（20分）解释下列透射电子显微技术中的名词。

明场像 暗场像 球差 像散
透射电镜是基于阿贝成像原理工作的，通过中间镜的物平面和物镜的后焦面或者像面重合我们分别看到衍射像和实物像。

在电子的衍射谱上存在着由直射电子束形成的中心亮斑和一些散射电子，可以通过在物镜后焦面上插入物镜光阑选择直射电子或者散射电子成像，先用直射电子形成的像叫明场像，选用散射电子形成的像叫暗场像。

球差：电磁透镜的中心和边缘区域对电子的折射率能力不一样，远轴电子比近轴电子波折射程度大而引了球差。

像散：由于磁场的非旋转对称而引起的（产生椭圆度）。

非旋转对称使透射电镜在不同方向上的聚集能力出现差别。

色差：电子波长或能量发生一定幅度的改变，能量大的电子在距透镜光心远的地方聚集。

六、（10分）科简述二次离子质谱（SIMS）工作原理。

二次离子质谱以聚焦的离子束轰击样品表面，以质谱仪分析溅射出的离子和离子团的质谱判断二次离子的种类，并推断样品的成分。

七、（10分）X射线光电子谱中经常出现Auger电子的信号，如何区分XPS的信号和Auger
电子的信号？
因为光电子的动能与入射X射线能量有关，而Auger电子的动能与入射X射线能量无关，因此改变入射X射线能量，信号位置随之改变的是XPS信号，而不变的是Auger信号。

八、（20分）Si与Si的F化合物的XPS谱如下图所示。

请指明Si峰左侧的四个光电子峰
与SiF，SiF2，SiF3和FiS4的对应关系，说明为什么。