7. Вторинні електрони.

Рисунок 1.13 – Загальний енергетичний розподіл електронів, які емітують із твердого тіла

Ділянки 2 і 3 відповідають відбитим електронам, але у випадку ділянки 2 – лише тим, що втратили більше 40% своєї енергії. При низьких енергіях (менше 50 еВ) кількість емітованих електронів різко збільшується. Поява максимуму на 1-ій ділянці пов’язана із вторинною електронною емісією.

Вторинні електрони виникають унаслідок взаємодії первинного пучка, що має велику енергію, зі слабозв’язаними електронами провідності. Вони можуть утворюватися падаючим електронним пучком у момент падіння його на зразок, а також електронами, що покидають мішень.

Рисунок 1.14 – Можливі варіанти утворення вторинних електронів [2]: 1 - падаючий пучок; 2 - траєкторії електронів пучка у мішені; 3 - вторинні електрони, утворені при вході у мішень електрона пучка; 4 - вторинні електрони, утворені при виході з мішені відбитого електрона

Вторинні електрони, утворені відбитими електронами, проявляються на зображенні як шум.

Рисунок 1.15 – Характер залежності коефіцієнта вторинної електронної емісії від кута нахилу пучка

8. Безперервне рентгенівське випромінювання.

Гальмування електронів первинного пучка у кулонівському полі атома призводить до виникнення безперервного спектра гальмівного рентгенівського випромінювання з енергіями квантів від нуля до енергії пучка.

Довжина хвилі рентгенівського кванта обернено пропорційна енергії, яку втратив електрон, що збуджує квант, тому довжини хвилі квантів з максимальною енергією (Е₀) будуть мати мінімальне значення; довжина хвилі (_min), яка отримала назву короткохвильової межі, і є сталою для певної енергії пучка.

Рисунок 1.16 – Розподіл інтенсивності безперервного рентгенівського випромінювання

Аналіз залежностей, наведених на рисунку, показує:

- величина _min змінюється залежно від енергії пучка (прискорюючої напруги), причому вона зміщується у бік більш короткої хвилі зі збільшенням Е₀;

- інтенсивність безперервного рентгенівського випромінювання досягає максимуму при 1,5_min, який зміщується у бік великих довжин хвиль при зменшенні Е₀;

- інтенсивність рентгенівського випромінювання збільшується зі зростанням енергії пучка.

(1.20) зі зростанням енергії кванта Е його інтенсивність падає, а при збільшенні атомного номера матеріалу мішені – зростає.

Безперервне рентгенівське випромінювання створює фон у спектрах рентгенівського мікроаналізу. Інтенсивність фону має велике значення для визначення межі чутливості приладу. Задача дослідника і конструктора полягає в тому, щоб досягти малої величини фону. У деяких випадках, наприклад, при рентгенівському мікроаналізі біологічних об’єктів, інтенсивність фону має і корисну інформацію.

9. Механізм утворення характеристичного рентгенівського випромінювання. Закон Мозлі.

Характеристичне рентгенівське випромінювання утворюється при переході атома зі збудженого у стаціонарний стан.

Рисунок 1.17 – Схема процесу збудження та релаксації атома: 1 - первинний електрон; 2 - вилучений електрон; 3 - перехід електрона; 4 - рентгенівський квант

Закон Мозлі. Мозлі встановив зв’язок між частотою лінії рентгенівського випромінювання та атомним номером мішені

де =2,06·10^-16с^-1 – стала Рідберга; – коефіцієнт, характерний для певної серії випромінювання (для К-серії  =1, для L-серії  =7,5); – головне квантове число.

Рисунок 1.18 – Діаграма енергетичних рівнів атома

Ураховуючи те, що на оболонці не може бути більше 2n² електронів, та принцип заборони Паулі (у даному енергетичному стані не може бути двох електронів з однаковим набором квантових чисел), К-оболонка не має підоболонок, L-оболонка має три підоболонки (L₁ містить 2 електрони, L₂ – 2 , L₃ – 4 ), M-оболонка має п’ять підоболонок (M₁ – 2, M₂ – 2, M₃ – 4, M₄ – 4, M₅ – 6), N-оболонка має сім підоболонок (N₁ – 2, N₂ – 2, N₃ – 4, N₄ – 4, N₅ – 6, N₆ – 6, N₇ – 8).

Часто закон Мозлі записують у лінеаризованій формі

, де С – константа, яка має різне значення для кожної серії випромінювання.

Закон Мозлі читається наступним чином: корінь квадратний з частоти є лінійною функцією атомного номера елемента.

Визначивши довжину хвилі рентгенівського випромінювання або частоту, можна за допомогою закону Мозлі точно встановити атомний номер елемента.

10. Оже-електрони

Ефект вилучення електронів із внутрішніх оболонок отримав назву оже-ефекту.

Рисунок 1.23 – Схема утворення оже-електрона: 1 - електрон пучка, 2, 3, 4 - електрони внутрішніх оболонок атома

Енергія оже-електрона, як і енергія характеристичного рентгенівського випромінювання, залежить від конкретного сорту атома. Описане явище використовується для елементного аналізу твердого тіла у приладах, які називаються електронними оже-спектрометрами

Оже-сигнал є дуже чутливим до забруднення на поверхні зразка, тому оже-аналіз потрібно проводити у вакуумі порядку 10^- 7Па, який створюється за допомогою безмасляної системи відкачки.