第三章粒子(束)及材料的相互作用
物理化学第三章(简)
(10)
有简并度时定域体系的微态数
S 定位＝kN ln ∑ g i e
i
− ε i / kT
U + T
− ε i / kT
A定位＝ − NkT ln ∑ g i e
i
有简并度时离域体系的微态数
同样采用最概然分布的概念， 同样采用最概然分布的概念，用Stiring公 公 式和Lagrange乘因子法求条件极值，得到微态 乘因子法求条件极值， 式和 乘因子法求条件极值 数为极大值时的分布方式 N i* 离域子）为： （离域子）
)N
N!
U + T
A非定位＝ − kT ln
(∑ g i e −ε i / kT ) N
i
N!
Boltzmann公式的其它形式
能级上粒子数进行比较， 将 i 能级和 j 能级上粒子数进行比较，用最概然分布公式相 比，消去相同项，得： 消去相同项，
− ε i / kT
N gi e = − ε j / kT N g je
简并度增加，将使粒子在同一能级上的微态数增加。 简并度增加，将使粒子在同一能级上的微态数增加。
有简并度时定域体系的微态数
个粒子的某定位体系的一种分布为： 设有 N 个粒子的某定位体系的一种分布为：
能级 各能级简并度 一种分配方式
ε1 , ε 2 , ⋅ ⋅⋅, ε i
g1 , g 2 , ⋅ ⋅⋅, gi N1 , N 2 , ⋅ ⋅⋅, N i
等概率假定
对于U, 确定的某一宏观体系， 对于 V 和 N 确定的某一宏观体系，任何一个可能出 现的微观状态， 有相同的数学概率， 现的微观状态 ， 都 有相同的数学概率 ， 所以这假定又称为 等概率原理。 等概率原理。 等概率原理是统计力学中最基本的假设之一 ， 它与求 等概率原理 是统计力学中最基本的假设之一， 是统计力学中最基本的假设之一 平均值一样，是平衡态统计力学理论的主要依据。 平均值一样，是平衡态统计力学理论的主要依据。 例如，某宏观体系的总微态数为 Ω ，则每一种微观状态 P 例如， 出现的数学概率都相等， 出现的数学概率都相等，即：
材料分析测试方法A教学大纲
《材料分析测试方法A》课程教学大纲课程英文名称：Materials Analysis Techniques (A)课程编号：113990090课程类别：专业课课程性质：必修课学分：4学时：64（其中：讲课学时：48 实验学时：16 上机学时: ）适用专业：材料物理开课部门：材料科学与工程学院一、课程教学目的和课程性质材料分析测试方法（A）是为材料物理本科专业学生开设的专业必修课之一。
材料分析测试方法是关于材料成分、结构、微观形貌、缺陷等方面的现代分析测试技术及其有关理论基础的科学。
现代分析测试方法在材料生产过程中原材料的检测、产品质量监控以及新材料的研究与开发等方面具有重要的作用，它们既是材料分析测试的手段，也是材料科学研究必不可少的方法，是材料物理专业学生必备的专业知识之一。
通过本课程的教学，使学生系统地了解材料现代主要分析测试方法的基本原理、仪器设备、样品制备及应用，掌握常见分析测试技术所获信息的解释和分析方法，使学生能够独立（或与专业分析测试人员一起）拟定材料分析测试方案，进行材料分析和研究工作，为学生毕业后从事材料生产、检测、研发以及进一步深造打下良好的基础。
本课程的总体要求是，学生通过本课程的学习，能够：1．掌握电磁辐射、电子束和离子束等探针信号与物质的相互作用所产生的信息及根据这些信息建立的分析测试方法；2．掌握X射线衍射分析、电子衍射分析、透射电子显微分析、扫描电子显微分析、电子探针显微分析、紫外可见吸收光谱分析、红外吸收光谱分析和热分析的基本原理、仪器设备、样品制备、主要功能、测试结果的分析方法和应用；3．熟悉俄歇电子能谱分析、X射线光电子能谱分析的基本原理、仪器设备、样品制备、主要功能和应用；4．了解紫外光电子能谱分析、拉曼光谱分析、扫描探针显微分析、原子吸收光谱分析、原子发射光谱分析、原子荧光光谱分析、分子荧光光谱分析、核磁共振谱分析、穆斯堡尔谱分析、X射线荧光光谱分析、电子自旋共振谱分析、场离子显微分析、原子力显微分析、质谱和二次离子质谱分析等方法的基本原理、主要功能和应用。
固体物理中粒子的相互作用
固体物理中粒子的相互作用引言：固体物理是研究固体材料中原子和分子的行为和性质的学科。
在固体物理中，粒子的相互作用是一个重要的研究领域。
粒子的相互作用决定了固体材料的性质，包括力学性质、电学性质、热学性质等。
本文将介绍固体物理中常见的粒子相互作用，包括原子间相互作用、分子间相互作用和电子间相互作用。
一、原子间相互作用原子是构成固体材料的基本单位，原子间的相互作用对固体材料的性质具有重要影响。
原子间相互作用主要包括范德华力、离子键和共价键。
1. 范德华力范德华力是非共价键的一种相互作用力。
它是由于原子间的极化现象引起的，即原子的电子云在空间中不均匀分布，导致电荷分布不对称，从而形成电荷间的吸引力。
范德华力是一种弱力，但在大量原子间的积累下，可以对固体的性质产生显著影响。
2. 离子键离子键是由正负离子之间的相互吸引力形成的。
在固体中，正离子和负离子通过电荷吸引相互结合，形成一个离子晶体结构。
离子键通常具有高熔点和硬度，因为它们之间的吸引力很强。
3. 共价键共价键是由原子之间的电子共享形成的。
在共价键中，原子共享外层电子，使得原子之间形成稳定的化学键。
共价键通常具有较高的强度和热稳定性。
二、分子间相互作用分子是由原子通过共价键结合而成的，分子间的相互作用影响着物质的性质，尤其是液体和固体的性质。
分子间相互作用主要包括范德华力、氢键和疏水作用。
1. 范德华力在分子间，范德华力也是主要的相互作用力。
它是由分子的极化现象引起的，不同分子之间的电荷分布不均匀，从而形成电荷间的吸引力。
范德华力的大小取决于分子的极性和形状。
2. 氢键氢键是一种特殊的分子间相互作用力，它是由氢原子与氧、氮或氟原子之间的相互作用形成的。
氢键通常比范德华力更强，对分子的性质有显著影响。
例如，水的氢键使得水分子具有较高的沸点和比热容。
3. 疏水作用疏水作用是非极性分子之间的相互作用力。
非极性分子在水中往往聚集在一起，形成疏水聚集体。
疏水作用对脂肪酸、脂质等物质的溶解和聚集有重要影响。
核分析基础第3章
• 入射离子与靶原子碰撞的运动学因子、散 射截面和能量损失因子是背散射分析中的 三个主要参量。
1.离子碰撞后和碰撞前的能量之比K称为运动 学因子.
2.入射粒子与靶原子核之间的库仑排斥力作 用下的弹性散射过程的微分截面称为卢瑟 福散射截面.
3. 能量损失因子 当入射粒子从靶样品表面穿透到靶内某一深度 处发生大角度散射时，离子在这段入射路径上要损 失一小部分能量，同样，在发生散射后，背散射粒 子从靶内射出样品表面到达探测器，在这段出射路 径上也要损失一小部分能量．离子在样品中入射和 出射路径上的电离能量损失，使在样品深部发生背 散射的粒子的能量在能谱上相对于样品表面发生背 散射的粒子能量往低能量侧展宽。 能量宽度ΔE正比于靶厚度和离子在靶物质中的 背散射能量损失因子。这能谱曲线向低能侧的展宽， 反映出了靶原子随深度的分布情况。因此，由背散 射能谱分析，可以获得靶原子的深度分布信息，建 立背散射谱峰宽度与靶厚度之间的关系。
三、应用实例 卢瑟福反散射分析可用于：样品表面层杂质成分和深度 分布分析，材料表面各种薄膜组成和厚度分析，薄膜界 面特性分析，化合物的化学配比分析，以及离子束混合 材料分析等。 例：表面杂质含量分析
在玻璃碳基体上，用真空镀膜法镀上一层极薄的Au元素。用 2MeV的4He+束做RBS分析，测到的背散射能谱如图所示，图中 用箭头标出了Au和C的背散射峰位。C基体很厚，它的能谱是连 续的，Au层很薄，背散射能谱呈一高斯形状的峰.
四、带电粒子瞬发分析的特点 1.有极高的选择性，干扰小； 2.核反应特性不受靶所处的物理和化学状态的影响；
（条件允许时）样品可以在高温和高压下被分析
3. 适合分析重基体中的轻元素；
特别是B、H、He、Li、Be、C、N、O、F、Na、Mg和A1
粒子物理简介
粒子物理简介粒子物理，又称高能物理，是一门研究物质的基本构成和相互作用的科学领域。
它涉及到极小的微观世界，探索物质的最基本成分和它们之间的相互关系。
下面是对粒子物理的详细介绍：粒子物理的背景粒子物理的历史可以追溯到古希腊时代，但它在20世纪取得了巨大的发展。
20世纪初，物理学家提出了原子模型，认为原子是物质的基本构成单位。
然而，随着科学技术的进步，人们逐渐发现原子内部还包含了更小的粒子，如电子、质子和中子。
这些粒子被认为是物质的基本组成部分。
粒子物理的基本概念基本粒子：粒子物理的核心概念之一是基本粒子，也称为基本粒子或亚原子粒子。
这些粒子被认为是不可再分的，是构成物质的最小单位。
目前已知的基本粒子包括夸克、轻子（如电子和中微子）以及玻色子（如光子和希格斯玻色子）等。
相互作用：粒子之间存在各种相互作用力，例如电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。
这些相互作用力决定了粒子如何相互影响和组合在一起形成物质。
能量和质量：粒子物理研究中经常涉及到能量和质量的转化。
爱因斯坦的质能方程（E=mc^2）表明，质量和能量之间存在着等价关系，粒子可以通过相互作用转化成不同的粒子或能量形式。
粒子物理的实验方法粒子物理研究通常需要高能实验和粒子加速器来进行。
粒子加速器可以将粒子加速到极高的能量，然后通过粒子碰撞实验来研究粒子的性质和相互作用。
这些实验通常需要庞大的设备和国际合作。
粒子物理的重要发现粒子物理的研究取得了许多重要的发现，其中一些包括：夸克模型：夸克是构成质子和中子等带电子的基本粒子。
夸克模型解释了这些复杂粒子的内部结构。
电弱统一理论：电磁力和弱相互作用力最初被认为是不同的力，但电弱统一理论表明它们在高能条件下是统一的。
希格斯玻色子的发现：希格斯玻色子是负责赋予粒子质量的粒子，其发现在2012年由欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）实验中获得了确认。
粒子物理的应用尽管粒子物理研究的对象非常微小，但它的应用却涵盖了广泛的领域。
03 第三章 纳米材料的能带理论及基本效应
能带模型
能带结构的描述方法：
能带中能级的汇集结构、密集程度，通常用 态密度N(E)表示。 N(E)定义为：晶体中单位体积、单位 能量宽度内存在的能级(或量子状态) 总数。 根据自由电子模型，金属中电 子的态密度(包括自旋)为：
1 2m N (E) 2 2 E 2
3 2
费米能级在能带中的位置由载流子平衡浓度和电中性条件计算得出。 电中性条件：n0 + NA- = p0 + ND+ 本征半导体 —— T = 0K时，导带和禁带的中央：
NC 1 1 EF ( EC EV ) kBT ln 2 2 NV
本征半导体中电子按能量的分布
费米能级的物理意义及计算方法
费米－狄拉克分布函数
金属晶体中电子占据态的密度为：
1 2m E n( E ) 2 2 ( E EF ) / kBT 2 e 1
3 2
1 2
单位体积中被占据态的密度n(E) = f (E) N(E)
费米能级的物理意义及计算方法
费米能级EF 的物理含义及其在能带中的位置：
§2. 纳米粒子的能带结构
1）金属纳米粒子的能带结构 2）半导体纳米粒子的能带结构
金属纳米粒子的能带结构
1 2m 1 N (E) 2 2 E 2 2
块 体 Au
3 2
宏观尺度的金属材料在高温条件下，其能带可以 看作是连续的。
金属纳米粒子的能带结构
从原子的离散能级到块体材料的准连续能带
能带模型
能带内电子的填充——导体、绝缘体、半导体
绝对零度时，电子由下至上依次 填满低能级（许容能带），留下的较 高能带是空的。依电子填充的实际情 形，形成导体、绝缘体和半导体。
第三章 粒子(束)与材料的相互作用
1、弹性散射 设原子的质量为M，质量数（质子数与中子数之和）为 A，碰撞前原子处于静止状态。电子质量与原子质量的 比值为me/M=1/1836A。根据动量和能量守恒定理，入 射电子与原子（核）碰撞后的最大能量损失可表示为
∆Emax = 2.17 ×10 −3 E0 sin 2 θ A
（3-1）
式中：E0—入射的电子能量； θ—半散射角，散射角（2θ）即散射电子运动 方向与入射方向之间的夹角。 原子核对电子的散射一般情况下均可视为弹性散射。
单位入射深度电子能量变化（dE/dz)与入射深度（z）的关 系如图3-2所示。曲线与横坐标的交点即为入射电子的最大 穿入深度。
图3-2 入射电子在固体中传播时的能量损失曲线 （E0=1keV、3keV、5keV和8keV）
3.1.2 电子与固体作用产生的信号 弹性散射和非弹性散射同时发生。前者使电子偏离原来方 向引起电子在固体中扩散；后者使电子能量逐渐减小，直 至被固体吸收，从而限制了电子在固体中的扩散范围，这 个范围称为电子与固体的作用区。 扫描电子显微镜和其它相关分析技术检测的各种信号和 辐射正是来自这个作用区。 1、电子与固体作用产生的信号
由于电子与原子核的作用表现为弹性散射，故将 πr 叫做弹性散射截面，用σn表示。 当入射电子与核外电子作用时，散射角为
e 2θ = Vre
2 n
或
re =
e V (2θ )
（3-3）
π re2 (re是入射电子对核外电子的描准距离） 同理，可用
来衡量一个孤立核外电子把入射电子散射到2θ角以外的 能力，并称πre2 为核外电子的非弹性散射截面，用σe表示。
YJ vz = N
(3-12)
对于给定的样品，N可由计算得出，试验中测定vz和J，Y 就可以确定。同样如果Y已知，J通过实验测定， vz就被 确定。因此在任一情况下精确测定J都是非常重要的。 2、二次离子 固体表面原子以离子态发射叫做二次离子。收集分析二次离 子得到二次离子质谱，它可以用于分析所有元素。二次离子 质谱目前包括微区分析、纵深剖析、三维实时成像、界面分 析、同位素分析等。
第三章 射线与物质的相互作用
第三章射线与物质的相互作用上一章讨论了原子核的放射性。
原子核在衰变过程中，放射出各种各样的粒子。
本章讨论这些粒子与物质的相互作用。
本章所述的射线，泛指核衰变或核裂变放出的粒子，或由加速器，核反应β等等。
堆产生的各种各样的粒子，如n,,,,,3γHex,dta,本章所涉及的物质，可以是气体液体和固体，可以是单质也可以是化合物或混合物。
通常叫做靶物质。
本章要讨论的是当粒子通过物质时所发生的各种相互作用和效应。
了解射线与物质的相互作用的意义在于：（1）理解射线与物质相互作用的机理，增加人们对微观世界的认识；（2）由射线与物质相互作用的实验，例如散射实验，可以提供有关原子和原子核结构的知识（3）各种探测器都是依据射线与物质相互作用的机制、特点来设计和制造的。
因此，研究射线与物质相互作用的认识，为制造这些设备提供了依据（提供基础知识）（4）射线通过物质时要造成辐射损伤，我们可以根据射线与物质相互作用的知识，进行有效的辐射防护（5）根据射线与物质相互作用的知识，开展核技术和各个学科领域的应用。
如在核测井方法中，密度测井就是根据γ射线与物质相互作用的规律来测量地层密度的。
在本章中对于带点粒子与物质相互作用只作简要介绍，着重讨论γ射线与物质的相互作用。
有关中子与物质的相互作用在第六章讨论。
§１带电粒子与物质的相互作用α、β、γ射线穿透物质时，要与靶物质发生相互作用．这种相互作用涉及两个方面：（1）射线（2）靶物质。
不同的射线与物质相互作用的机制不同；而不同的靶物质即使对于同种射线的作用也有差异。
对于射线按带电与否可分为：荷电粒子，如α、β及各种离子：不带电粒子：如γ、n等再按质量的大小分：重带电粒子；轻带电粒子。
地球物理测井专业主要利用射线与物质的相互作用来确定地层的一些参数。
由于γ射线不带电荷，可以入射到物质的深处，因而可以得出物质较深处的相互特性。
这是我们重点讨论非带电粒子与物质相互作用的原因。
具有一定能量的带电粒子射入靶物质与物质发生相互作用，有如下四种作用方式：（1）与核外电子发生非弹性碰撞；（2）与核发生非弹性碰撞；（3）与核外电子发生弹性碰撞；（4）与核发生弹性碰撞。
重带电粒子与物质相互作用
其中： R1和R2为射程 M1和M2为静止质量 Z1和 Z2为电荷
如果第二个粒子为质子（M2=1且Z2=1），这样另外粒子的射程R由下式给 出：
其中Rp(β)为质子射程。 图5.7表示了质子，α粒子和电子在水，肌肉，骨头和铅中的gcm-2射程。 对于给定能量的质子，在Pb中的gcm-2射程比水中大，这与Pb的小质量阻止 本领一致。
阻止本领和距离：Bragg峰
• 在低能处，当β→0时，括号前面的因子增加，导致产生一个峰（称为Bragg峰）。 • 当粒子能量接近0时，线性能量损失率最大。
α粒子在路径上的能量损失率
• • •
图画中低能处的能量损失的峰是一个例子。图中还画出了α的-dE/dx与在材料 中距离的关系。 对绝大多数α粒子径迹， α粒子具有2个电子电荷，能量损失率随1/E增加，这 点可由阻止本领方程预测。 在径迹末尾，通过电子拾取减少电荷，曲线下降。
阻止本领可以由能量损失谱来估算。 • 宏观截面μ表示单位路径上电子发生碰撞的概率。 • μ的倒数表示在两次碰撞间带电粒子走过的平均距离或平均自由程。 • 阻止本领是宏观截面与每次碰撞损失的平均能量的积。
例如： 1MeV的质子在水中的宏观截面为410μm-1，每次碰撞的平均能量损失为 72eV。阻止本领和平均自由程为多少？ 阻止本领，
单次碰撞能量损失谱
• • • • • Y轴代表计算得到的给定碰撞中能量损失为Q的概率。 以上计算得到的1MeV 质子最大能量损失，21.8keV 的 N.B.超出坐标范围。 最可能的能量损失在20eV量级。 N.B., 快带电粒子的能量损失谱很可能在10-70eV区间 慢带电粒子的能量损失谱不同，最可能的能量损失接近Qmax。
对于化合物或混合物，必须考虑每个单个成分的贡献。 在这种情况下，可以由不同成分的电子密度权重得到lnI值。 以下是对于水的例子（对组织也可能足够）。
辐射与物质的相互作用
照射量下降百分数(%)
0 22 47 80
使用低滤过高千伏摄影,对受检者十分有害.而厚 度滤过技术对受检者降低剂量有重要意义.
4. X (γ)射线在物质中的衰减
B、连续X线在物质中的衰减规律
楔形或 梯形滤 过板
4. X (γ)射线在物质中的衰减
I I 01e
光 子 数
1 x
I 02e
2 x
I 0 ne
n x
单能X线 连续X线
水模厚度
影响因素
4. X (γ)射线在物质中的衰减
B、连续X线在物质中的衰减规律 (2)、X线的滤过
低能X线不能透过人体(吸收)，对形成X线 影像不起作用，但却大大增加被检者皮肤照 射量。为减少无用低能光子对皮肤和浅表组 织的伤害，需采用适当的滤过措施，在管口 放置一定均匀厚度的金属，吸掉低能部分， 使平均能量增高。
表5 人体不同组织的线衰减系数μ(m-1)
管电压(kV) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 脂肪(×102) 0.3393 0.2653 0.2196 0.2009 0.1905 0.1832 0.1801 0.1774 0.1755 0.1742 0.1732 0.1724 肌肉(×102) 0.4012 0.2933 0.2455 0.2213 0.2076 0.1994 0.1942 0.1906 0.1882 0.1864 0.1852 0.1842 骨骼(×102) 2.4434 1.4179 0.9677 0.7342 0.6047 0.5408 0.4865 0.4530 0.4298 0.4132 0.4010 0.3918
表面工程技术6离子注入
§6 离子注入离子注入是核科学技术在材料工业方面的应用，其基本工艺是将几万到几十万eV 的高能离子流注入到固体材料表面，从而使材料表面的物理、化学或机械性能发生变化，达到表面改质的目的。
离子注入技术首先应用于半导体材料。
该技术使大规模集成电路的研究和生产获得了极大的成功，70年代以后才开始用于金属材料的表面改质。
§6.1离子注入的原理一、离子束和材料的相互作用1、离子与靶材原子相互作用过程 （1）离子与靶材原子的相互作用高能离子（20～100keV ）以高速（107～108cm/sec ）射向靶材表面，与靶材相互作用，产生核碰撞（核阻止）、电子碰撞（电子阻止），并与靶材原子进行能量交换，其中核阻止起主要作用。
阻止本领的大小（即碰撞几率的大小）用阻止截面来表示。
注入的离子损失了原有能量，停在靶材内部。
经过一次碰撞，离子传递给靶原子的最大能量为：12max 12124()m m A E m m =+ m 1、m 2分别为入射离子和靶原子质量。
E 1入射离子的初始能量。
○1 当离子传递给靶原子的能量大于点阵对原子的束缚能时（A >E d ，E d 点阵原子束缚能，约为几十eV ），离子撞击使点阵原子离开正常位置，产生一个空位和间隙原子。
○2 当A >>E d ，离子撞击使原子获得很大的能量，离开原来的位置（即离位原子或反冲原子），获得能量的反冲原子和点阵中其它原子发生碰撞，产生更多的反冲原子，形成级联碰撞过程。
离子的轰击，可以使靶材发生溅射，靶材中产生大量的置换原子、间隙原子和空位（即产生缺陷）；高速运动的离子终止在靶材中会产生热效应。
在热效应作用下，点阵缺陷开始迁移，形成间隙原子团、空位团（即位错环）。
（2）离子在靶材中的分布离子注入、能量交换是一个随机过程。
注入离子的浓度在靶材中的射程（即深度）中呈高斯分布。
2、离子撞击引起的效应概括为三种：①掺杂作用：引起材料表层的原子成分发生变化，如大规模集成电路采用的离子注入。
材料分析测试方法试题及答案
第一章电磁辐射与材料结构一、名词、术语、概念波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。
二、填空1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括( )与( )，有时习惯上称此部分为( )。
②中间部分，包括( )、( )和( )，统称为( )。
③短波部分，包括( )和( )（以及宇宙射线），此部分可称( )。
答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，X射线，射线，射线谱。
2、原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为( )跃迁或( )跃迁。
答案：电子，能级。
3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为( )跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为( )跃迁。
答案：辐射，无辐射。
4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各( )，( )及( )组成。
答案：电子能量，振动能量，转动能量。
5、分子振动可分为( )振动与( )振动两类。
答案：伸缩，变形（或叫弯曲，变角）。
6、分子的伸缩振动可分为( )和( )。
答案：对称伸缩振动，不对称伸缩振动（或叫反对称伸缩振动）。
7、平面多原子（三原子及以上）分子的弯曲振动一般可分为( )和( )。
答案：面内弯曲振动，面外弯曲振动。
8、干涉指数是对晶面( )与晶面( )的标识，而晶面指数只标识晶面的（）。
答案：空间方位，间距，空间方位。
9、晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为( )和( )。
答案：220，330。
10、倒易矢量r*HKL的基本性质：r*HKL垂直于正点阵中相应的（HKL）晶面，其长度r*HKL等于(HKL)之晶面间距d HKL的( )。
答案：倒数（或1/d HKL）。
11、萤石（CaF2）的（220）面的晶面间距d220=0.193nm，其倒易矢量r*220（）于正点阵中的（220）面，长度r*220=（）。
带电粒子与物质的相互作用
带电粒子进入任一种吸收介质后，就立 即同时与许多电子相互作用，在任一次 这样的相互作用中，电子当粒子从其附 近经过时都受到一次库伦引力的冲击。 根据相互作用的接近程度，这种冲击可 能使电子升至吸收体原子中的较高位壳 层（激发）或使电子完全脱离原子（电 离）。
传递给电子的能量必然来自带电粒子，隐刺带电粒子的速度 由于相互作用而降低，在一次碰撞中，质量为m、动能为E的 带电粒子传递给质量为me的电子的最大能量为4Eme/m，即 大约为每个核子的粒子能量的1/500，由于这是总能量的很小 的一部分，初级粒子经过吸收体时，一定是通过许多次这样 的相互作用才损失掉它的能量。在任何时刻，带电粒子都是 在与许多电子相互作用，因此总效果是粒子速度不断降低， 知道粒子被阻止。
为了描述快电子由于电离和激发引起的比能损失 （“碰撞损失”），Bethe也推出类似重带电粒子比能损 失的公式。
式中符号意义与前式相同。
电子与重带电粒子也不同，除经过库伦相互作用以外，还能 经过辐射过程损失能量。这些辐射损失的形式是轫致辐射， 及电磁波，它可以从电子径迹的任何位置发出。根据经典理 论，电子被加速时必然发射能量，而电子与吸收体相互作用 而偏转时相当于这种加速，经过这样辐射过程的线性比能损 失为
重带电粒子由于本身质量很重，不容易通过碰撞改变运动 方向，其径迹如图所示，除末尾以外，径迹相当平直。因 此重带电粒子可以用在某一吸收物质中的一定射程来表征， 这个射程的表示没有粒子穿透到这个经典方法或者量子力学方法可以求得，重带电粒子 穿过厚度为 dx 的介质层，与介质原子电子的碰撞所丢 失的能量可以用 Bethe-Bloch 公式来描述：
与重带电粒子相比，快电子的射程的概念不太明
确，因为电子的总路程的长度比沿初始速度方向穿 透的距离大得多。通常，电子的射程是从图中那样 的曲线将末端直线部分外推到零求得的，它表示几 乎没有电子能穿透的吸收体厚度。
第三节 X射线与物质的相互作用
3. 散射电子和反冲电子的角分布
4. 诊断放射学中的康普顿效应 X射线的散射——需要防护
四、电子对效应
1. 作用过程 当X射线光子从原子核旁经过时，在原子核库
仑场的作用下形成一对正负电子，此过程称为电子 对效应。
发生电子对效应前提——光子的能量大于1.02MeV （兆电子伏 ）
dN 1
N dx
线性衰减系数是光子束能量和靶物质材料的函数， 与入射光子数无关；线性衰减系数越小，说明X射线 的穿透能力越强。
光子数的变化服从指数衰减规律，但必须满足窄束 和单能（单一频率的X射线）条件。所谓窄束是指X 射线光子束的照射范围小，足以保证与靶物质相互 作用后产生的散射光子照不到探测器。
单能平行X射线光子束入射到物质中，如图
入射X射线
靶 厚度
探测器 衰减后的原射线
散射光子
2. μ线性衰减系数 设靶物质单位体积的靶粒子数为n，密度ρ；
在厚度x=0处，与X射线光子束入射方向垂直的单位 面积上的光子数为N0（微分方程的初始条件） ； 在厚度x处，单位面积上的光子数为N；
穿过dx薄层时，有- dN个光子与物质发生了作用。
弹性散射（也称为电子共振），这个电子吸收入射 光子的能量而跃迁到高能级（该电子并未脱离原子， 故反冲体是整个原子），随即又放出一个能量约等 于入射光子能量的散射光子（说明散射光子与原光 子频率差不多）。
相干散射质量衰减系数：
coh Z (h )2
物质对X射线散射的实质是物质中的电子与X光 子的相互作用。
第三节 X射线与物质的相互作用
X射线在与物质的相互作用过程中的大多数情况表 现出其粒子性。
大部分能量转化为热能，产生非生物效应。 光电效应 康普顿效应 电子对效应
高能离子束与物质相互作用的微观机理研究
项目名称：高能离子束与物质相互作用的微观机理研究首席科学家：肖国青中国科学院近代物理研究所起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：中国科学院一、研究内容本项目的核心是通过建立和强化特殊现象效应与实验条件的联系，充分发现和利用不同物质中离子束的行为与新现象，揭示离子束与物质相互作用的本质，为离子束及其相关技术在新型能源、特殊材料、先进信息等科学领域的重大应用提供科学支撑。
拟解决的关键科学问题和主要研究内容如下：科学问题一：离子束强激发产生高能量密度物质的机理特殊离子束在物质中的能量和质量沉积模式；高能、高电荷态离子与物质作用过程中电荷态的瞬变行为；离子束瞬间高密度能量沉积引起的瞬间辐射现象和过程、物质微结构和性质变化及其探测。
主要研究内容：（1）高电荷态重离子束与不同复杂物质体系（固体、稠密等离子体、纳米结构或薄膜等）相互作用规律，以及物质的结构效应、尺度效应、集体效应对重离子电荷态、能量沉积及靶物质电离与激发过程的影响。
（2）物质中强流离子束能量和质量沉积的多粒子输运过程及非线性效应理论和微观模型。
（3）离子束强激发产生的高能量密度状态物质以及瞬间辐射现象和过程、物质微结构和性质变化；离子束轰击产生瞬时激励信号的探测和实验方法。
（4）特殊粒子束与复杂物质相互作用理论模型与计算机模拟，开发出离子束在不同物质体系中能量沉积和输运过程的模拟软件。
科学问题二：强离子辐照场下的物质结构损伤离子辐照场下缺陷的产生及其演化规律；强离子辐照场下材料结构和性能演化机理；从原子尺度离子辐照缺陷的产生到宏观尺度物质结构损伤过程的建模与离子辐照损伤的多尺度模拟计算；离子辐照损伤探测新技术与方法。
主要研究内容：（1）离子辐照初级产生的缺陷，原子尺度上的缺陷行为，缺陷与缺陷、晶粒、晶界/界面区域等结构的相互作用机制。
（2）强离子辐照损伤水平条件下，材料结构演变新现象以及强辐照损伤引起材料结构和性能演化的机理。
（3）不同载能离子/粒子辐照损伤的等价关系，环境因素（如温度、磁场、电场等）对辐照损伤效应的影响。
粒子流灼灸仪的工作原理
粒子流灼灸仪的工作原理引言粒子流灼灸仪是一种利用高能粒子束对材料进行加工的设备，其工作原理主要涉及到粒子束的生成、加速、聚焦和与材料的相互作用过程。
本文将详细解释与粒子流灼灸仪的工作原理相关的基本原理，包括粒子束的生成、加速、聚焦以及与材料的相互作用。
1. 粒子束的生成粒子束是粒子流灼灸仪的核心部件，它由粒子源产生。
粒子源可以是离子源、电子源或中子源等，不同的粒子源会产生不同类型的粒子束。
1.1 离子源离子源是一种能够产生离子束的装置，常用的离子源有离子源发生器和离子注入器。
离子源发生器通过电离原子或分子产生离子，离子注入器则将已经产生的离子注入到加速装置中。
离子源发生器的基本原理是利用电离过程将中性原子或分子转化为带电离子。
它通常由离子源、电离室和抽气系统组成。
离子源将中性原子或分子引入电离室内，通过电离室内的电离装置对其进行电离，使其转化为离子。
电离室内通常包含电离电极和加速电极，通过施加适当的电压使原子或分子发生电离。
离子源发生器的输出离子束通常具有较低的能量和较大的束斑尺寸，需要进一步加速和聚焦。
1.2 电子源电子源是一种能够产生电子束的装置，常用的电子源有热阴极电子枪和冷阴极电子枪。
电子源发生器通过加热或冷阴极发射电子，产生电子束。
热阴极电子枪的基本原理是利用热电子发射现象将阴极表面的电子发射出来。
它通常由热阴极、阳极和加速电极组成。
热阴极通过加热使其表面电子发射，阳极和加速电极通过施加适当的电压加速电子束。
热阴极电子枪的输出电子束通常具有较高的能量和较小的束斑尺寸。
冷阴极电子枪的基本原理是利用冷阴极表面的场致发射现象将电子发射出来。
与热阴极电子枪不同，冷阴极电子枪无需加热，因此可以更快地启动和关闭。
冷阴极电子枪的输出电子束通常具有较高的电流和较小的束斑尺寸。
1.3 中子源中子源是一种能够产生中子束的装置，常用的中子源有中子发生器和中子注入器。
中子源发生器通过核反应将中子产生，中子注入器则将已经产生的中子注入到加速装置中。
粒子物理学及其应用
夸克必须是费米子。 夸克模型对许多实验结果作出了满意 的解释。
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4、夸克的颜色 夸克具有不同的颜色——红、黄、蓝
（不是实际的颜色，仅是借用），颜色 实际上是一种量子数，三种颜色代表夸 克的三种状态。 5、 c、b、t夸克的发现（略）
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三、夸克
1、强相互作用和强子
核子（中子和质子）间存在着很强的吸 引力——强相互作用。强相互作用的特 点是： ① 短程力（力程为 1015m）
很强（约为电磁力强度的100倍） 很快（作用时间约 1023s ） ② 与电荷无关 ③ 具有饱和性
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1935年日本物理学家汤川为了解释强相互 作用的传递方式，提出了π介子理论。 π介子的质量约等于电子质量的275倍。 后来又发现了比核子还要重得多的介子， 连同核子称为重子。 介子和重子统称强子。
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2、基本粒子的分类 ⑴ 轻子 ⑵ 夸克 ⑶ 规范粒子 ⑷ Higgs粒子（未发现）
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二、轻子 轻子——不参与强相互作用的粒子。 6种轻子按其发现的年代和性质，分 为三代；轻子同一代之间才发生相互作 用。
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三代轻子的电荷和质量
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1、电子的发现 ⑴ 电子是最早发现的基本粒子。1897
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5、量子色动力学（QCD） 量子色动力学是解释强相互作用的规范
理论。
QCD理论认为：夸克特有的颜色可以看 作夸克之间强相互作用的荷，称为色荷。 夸克之间的强相互作用是通过交换8种电 中性而带色的无质量的胶子来传递的。 色荷和胶子在强相互作用中的地位分别 相当于电磁作用中的电荷和光子。
近年来，已有一些实验结果支持量子 色动力学。
肿瘤放射物理学-物理师资料-22 带电粒子与物质的相互作用
用 Scol 或
dE ( dl )col
表示
质量碰撞阻止本领（mass collision stopping power）：线性 碰撞阻止本领除以靶物质的密度。
用
(
S
)col
或
1 dE
( dl )col 表示
电离损失与入射粒子的能量、电荷数及靶物质的每克电子数之间的关系
1、重带电粒子质量碰撞阻止本领表达式：
或
1 dE
( dl )rad
辐射损失与入射粒子及靶物质部分物理量之间的关系
关系式：
S
z2Z 2
( )rad m2 NE
带电粒子的能量
结论：
带电粒子静止质量
单位质量靶物 质中的原子数
（1）与入射带电粒子的质量m的平方成反比，重带电粒子的轫致
辐射引起的能量损失可以忽略；
（2）与Z2成正比，说明在重元素物质中的韧致辐射损失比轻元素
物质大；
（3）与粒子的能量成正比，这与电离损失的情况不同。
（三）带电粒子与原子核的弹性碰撞 当带电粒子与靶物质原子核库仑场发生相互作用时，尽管带电粒
子的运动方向和速度发生变化，但不辐射光子，也不激发原子核， 它满足动能和动量守恒定律，属弹性碰撞，也称弹性散射。
当带电粒子能量较低时，才有明显的弹性碰撞。 重带电粒子由于质量比较大，与原子核发生弹性碰撞时运动方向 改变小，散射现象不明显，因此它在物质中的径迹比较直。 电子质量很小，与原子核发生弹性碰撞时，运动方向改变可以很 大，而且还会与轨道电子发生弹性碰撞，因此它在物质中的径迹很 曲折。
（二）带电粒子与原子核的非弹性碰撞 当带电粒子从原子核附近掠过时，在原子核库仑场作用下，运
动方向和速度发生变化，此时带电粒子的一部分动能就变成具连续 能谱的X射线辐射出来，这种辐射称为韧致辐射。
4-3带电粒子中子与物质的相互作用
中子射线与物质相互作用
(2) 非弹性散射 中子的一部分能量用于激发原子核，而后它 离开相互作用点，被激发的原子核放出光子 后又回到基态。因此，中子的部分能量变成 了辐射γ 能。
(b) 非弹性碰撞
中子射线与物质相互作用
(3) 吸收
原子核俘获中子的过程称为吸收。俘获中子的原子 核呈激发状态，紧接着它就发射出光子或带电的粒 子。 对于几个重原子，也可能发生核裂变图。残存的原 子核常常是放射性的。
R0 0.318E
3/ 2
4.4 β 射线与物质相互作用
电子与靶物质的相互作用，主要有
电离、激发 快电子穿过靶物质时，与靶原子的核外电子发生非弹性碰撞，从而把一部分 能量转给核外电子，使靶原子电离或激发。 轫致辐射 由于电子质量轻，当入射电子与靶原子核发生非弹性碰撞时，其速度和方向都 会发生很大的变化，根据经典电磁理论，将产生电磁辐射，这种电磁辐射称为 轫致辐射。带电粒子的轫致辐射引起的辐射能量损失率为
带电粒子与核外电子发生非弹性碰撞
当入射带电粒子从靶原子附近掠过时，靶原子的核外电 子因库仑相互作用而受到吸引或排斥，获得一部分能量。 如果核外电子获得的能量大于轨道结合能，电子脱离原子 核的束缚逸出，成为一个自由电子，原子成为正离子。即 入射带电粒子引起的靶原子的电离过程。原子的最外层电 子受核的束缚最弱，最容易被电离。 如果核外电子在库仑相互作用中获得的动能较小，不足以 被电离，但有可能从原来较低的能级跃迁到较高的能级， 从而使原子处于激发状态，这种过程称为激发，处于激发 态的原子不稳定，会通过跃迁返回基态(退激)，退激过程 中会释放出可见光或紫外线，这就是受激原子的发光现象 。
带电粒子与靶原子核的非弹性碰撞
当入射带电粒子到达靶原子核的库仑场时，其库 仑引力或斥力会使入射粒子的速度和方向发生变 化。由电磁学理论可知，伴随着这种运动状态的 改变会产生电磁辐射（称为“韧致辐射”），从 而造成入射粒子的能量损失，这种能量损失称为 “辐射损失”。(辐射损失是轻带电粒子损失能量 的一种重要方式) 如电子撞击阳极靶 重带电粒子与靶原子核发生非弹性碰撞时，可能 使靶核激发而损失它的能量，这种过程的激发称 为库仑激发。一般库仑激发概率太小，将不予考 虑。
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因此，原子序数越高，产生弹性散射的比例就越大。
4、电子吸收
电子吸收主要指由于电子能量衰减而引起的强度（电 子数）衰减，显然不同于X射线的“真吸收”。 电子被吸收时所达到的深度称为最大穿入深度（R）。
单位入射深度电子能量变化（dE/dz)与入射深度（z）的关 系如图3-2所示。曲线与横坐标的交点即为入射电子的最大 穿入深度。
IE表示表面元素发射的总强度。
IA为样品吸收电流。入射电子在固体中传播时，能量逐 渐减小，最后失去全部动能，被样品“吸收”。
IT为透射电子流。当样品的厚度小于入射电子的平均穿入深 度时，有一部分入射电子穿过样品，在样品的背面被接收或 检测。
所有这些发射信号的强度均与固体材料的结构、成分、表 面状态等性质有关，同时受入射电子的能量和入射角的影 响。对导电样品，如果忽略透射方向的二次电子发射和表 面元素脱附对样品总电荷量的影响，上述电子信号之间满 足：
度以外，故可用 rn2
(以原子核为中心、rn为半 径的圆的面积）来衡量一
个孤立原子核把入射电子
散射到大于2θ角度以外的 能力。
图3-1 电子散射示意图
（a）与原子核作用；（b）与核外电子作用
由于电子与原子核的作用表现为弹性散射，故将 rn2
叫做弹性散射截面，用σn表示。
当入射电子与核外电子作用时，散射角为
2、二次离子
固体表面原子以离子态发射叫做二次离子。收集分析二次离 子得到二次离子质谱，它可以用于分析所有元素。二次离子 质谱目前包括微区分析、纵深剖析、三维实时成像、界面分 析、同位素分析等。
入射离子与材料相互作用产生的信号及依此建立的分析方法 在表3-2中概括列出。
表3-2 离子与材料相互作用产生的 信号及据之建立的分析方法
图 入射电子产生的各种信息的深度和广度范围
(a) 电子束散射区域形状(梨形作用体积) (b)重元素样品的电子束散射区域形状(半球形作用体积) 1-入射电子束；2-俄歇电子激发体积；3-样品表面；4-二次电子激发体积；
5-背散射电子激发体积；6-初级X射线激发体积
3. 电子能谱 如果收集记录背散射电子和二次电子就得到如图3-5所 示的电子能谱，即电子发射强度按能量的分别。
（2）散射几率正比于1/sin4θ，强烈地依赖于散射角2θ， 2θ=90º的散射几率是2θ=180º的4倍。
散射后离子的能量
E1 k 2E0
其中
1
k2
[(M
2 2
M12
s in 2
2 )2
M1
cos2
2 ]2
(M1 M2)2
显然碰撞后离子的能量损失与靶原子的质量有关，离子 与轻元素靶原子碰撞的能量损失比与重元素靶原子碰撞 的能量损失大。
图3-5中靠近弹性散射峰的能量损失电子峰即为入射电子 激发等离子体振荡引起的上述特征损失峰。
2、电声效应
当用周期性脉冲电子束照射样品时，样品中会产生周期性 衰减声波（晶格振动），这种现象称为电声效应。用压电 器件和成像技术可将电声效应信息用于成像。
3、电子感生电导
电子在半导体中的非弹性散射产生电子-空穴对。通过外加 电压可以分离正负电荷，产生附加电导，称为电子感生电 导；而p-n结对这些自由载流子的收集作用可以产生附加电 动势，称为电子感生伏特。利用这种效应可以测量少数载 流子的扩散长度和寿命。
1、等离子体振荡
在没有外界扰动的情况下，在整个金属晶体空间正离子与 电子云保持中性，即构成所谓等离子体。
当电子云径向扩散运动超过平衡位置时，就形成连续的 往复运动，造成电子云的集体振荡，称为等离子体振荡。
由于等离子体振荡的能量是量子化的，取一定的特征值， 因此，在等离子体振荡激发过程中，入射电子的能量损 失也图具3-有5 一电定子的与特固征体值作，用并产随生样的品发成射分电的子不谱同（而示异意。图）
IR为背散射电子流，它是入射电子与固体作用后又离开固体 的总电子流。背散射电子主要由两部分组成，一部分是被样 品表面原子反射回来的入射电子，另一部分是入射电子进入 固体后通过散射连续改变前进方向，最后又从样品表面发射 出去的入射电子。
IS表示二次电子流，它包括入射电子从固体中直接击出的原 子核外电子和激发态原子退回基态时产生的电子发射。前者 称为二次电子，它们的能量较低，强度按能量连续分布；后 者称为特征二次电子，它们的能量取决于原子本身的电子结 构，取一些分立的能量值。
1、弹性散射
设原子的质量为M，质量数（质子数与中子数之和）为 A，碰撞前原子处于静止状态。电子质量与原子质量的 比值为me/M=1/1836A。根据动量和能量守恒定理，入 射电子与原子（核）碰撞后的最大能量损失可表示为
Emax
2.17 103
E0 A
sin2
（3-1）
式中：E0—入射的电子能量；
溅射产额（Y）定义为溅射出的粒子数（Ns）与入射离子 数目（N0）的比值，即
Y Ns N0
(3-11)
设入射离子强度J在溅射区均匀一致，J、Y和剥蚀速率vz以 及靶样品原子浓度N之间满足关系
vz
YJ N
(3-12)
对于给定的样品，N可由计算得出，试验中测定vz和J，Y 就可以确定。同样如果Y已知，J通过实验测定， vz就被 确定。因此在任一情况下精确测定J都是非常重要的。
3、散射截面
入射电子被原子核散射时，散射角2θ的大小与瞄准距离 （电子入射方向与原子核的距离）rn、原子核电荷Ze以及 入射电子的加速电压V有关。如图3-1所示，其关系为
2 Ze
Vrn
或
Ze
rn V (2 )
(3-2)
由上式可知，当入射电
子作用在以原子核为中 心，rn为半径的圆内时 将被散射到大于2θ的角
对单元素固体，实验发现
e
538 E2
0.41
aE
（单原子层厚度）（3-5）
式中：E—电子的能量（keV）； a—固体的单原子层厚度（nm）。
对于无机和有机固体材料，上式分别变为
e
2170 E2
0.72
aE
e
49 E2
0.11Βιβλιοθήκη E（单原子层厚度） （3-6） （mg/m2） （3-7）
式中：a—平均单原子层厚度（nm）
扫描电子显微镜和其它相关分析技术检测的各种信号和 辐射正是来自这个作用区。
1、电子与固体作用产生的信号
入射电子与固体作用区及其与固体作用产生的信号可用 图3-3简单描述。
图3-3 入射电子束与固体作用产生的发射现象
I0是入射电子流，单位是A。描述入射电子的另一物理量是 电子束流密度，单位是A/cm2。在强聚焦的情况下，电子束 流密度很高，而总的电子流往往很小。
第三章 粒子（束）与材料的相互作用
3.1 电子束与材料的相互作用 电子束是一种最常用的入射激发源之一。入射电子照 射固体时与固体中粒子相互作用，它包括：
（1）入射电子的散射； （2）入射电子对固体的激发； （3）受激发粒子在固体中的传播。
3.1.1 散射 入射电子照射固体时将与固体中的电子、原子核等作用 而发生散射。与辐射的散射一样，电子散射同样有弹性 和非弹性散射之分。
θ—半散射角，散射角（2θ）即散射电子运动 方向与入射方向之间的夹角。
原子核对电子的散射一般情况下均可视为弹性散射。
2、非弹性散射
当入射电子与原子中电子的作用成为主要过程时，由于作 用粒子的质量相同，散射后入射电子的能量发生显著变化， 这种过程称为非弹性散射。
在非弹性散射过程中，入射电子把部分能量转移给原子， 引起原子内部结构的变化，产生各种激发现象。因为这些 激发现象都是入射电子作用的结果，所以称为电子激发。
4、阴极荧光
在本征和掺杂半导体中，电子空穴可以通过杂质原子能级 复合发光，即所谓阴极荧光。阴极荧光是检测杂质和缺陷 的有效方法，常用于鉴定物相、杂质或缺陷的分布。
表3-1 电子与材料相互作用产生的信号 及据之发展起来的分析方法
3.2 离子束与材料的相互作用
动量和能量转移是离子与固体相互作用的重要特征。 3.2.1 散射 离子的能量取决于碰撞过程和碰撞之间所经历的路程。 1、弹性散射 考虑两粒子1和2，质量和原子序数分别为M1、Z1和M2、 Z2。粒子1以速度v0和能量E0=M1V02/2向静止的粒子2运 动并与粒子2发生碰撞，如图3-6所示。
（3）能谱中能量等于入射能量的电子是弹性背散射电子。 当入射电子照射晶体样品时，由于电子的波动性，受不同 原子弹性散射电子（弹性背散射电子或透射电子）之间的 干涉产生的衍射现象是材料电子衍射分析方法的基础。
电子衍射分为低能电子衍射、反射式高能电子衍射和透射 电子衍射。
2.1.3 电子激发产生的其它现象
图3-2 入射电子在固体中传播时的能量损失曲线 （E0=1keV、3keV、5keV和8keV）
3.1.2 电子与固体作用产生的信号
弹性散射和非弹性散射同时发生。前者使电子偏离原来方 向引起电子在固体中扩散；后者使电子能量逐渐减小，直 至被固体吸收，从而限制了电子在固体中的扩散范围，这 个范围称为电子与固体的作用区。
2、非弹性散射 离子在固体中传播时由于被电子非弹性散射产生的能量损 失率称为固体对离子的阻止功率，它与离子的种类、能量 以及样品的成分有关。
3.2.2 溅射与二次离子
1、离子溅射
能量为E0的入射离子轰击固体时，直接或间接地迫使固体表 面许多原子运动，这种过程称为级联碰撞。当表面原子获得 足够的动量和能量背离表面运动时，就引起表面粒子的发射， 这种现象称为溅射。
图3-5 电子与固体作用产生的发射电子谱（示意图）
（1）能谱的低能端隆起的峰由真二次电子构成。用扫描 电子显微镜作表面形貌观测时就是收集这部分电子并用来 成像。
（2）在中间平滑背底上叠加着一些小峰，它们对应俄歇 电子峰或者入射电子的特征能量损失峰。前者对应俄歇 电子能谱，后者则构成电子能量失谱，它们都是常规的 表面分析方法。