bremsstrahlung X-ray generation
dwa rodzaje promieni rentgenowskich są wytwarzane przez interakcję wiązki elektronów z próbką zarówno w SEM, jak i TEM: Bremsstrahlung (co oznacza „promieniowanie hamujące”) i charakterystyczne promienie rentgenowskie. Promienie rentgenowskie bremsstrahlunga są wytwarzane przez spowolnienie elektronów wiązki pierwotnej przez pole elektryczne otaczające jądra atomów w próbce (patrz animacja Bremsstrahlunga). Uwaga: Bremsstrahlung rentgenowskie są również określane jako continuum lub tło rentgenowskie. Elektrony wiązki pierwotnej tracą energię i zmieniają kierunek z powodu nieelastycznego rozpraszania w próbce. Część utraconej energii jest przekształcana w promienie rentgenowskie, które mają zakres energii, od ~0 do EO-energii elektronów w wiązce pierwotnej. Promieniowanie rentgenowskie Bremsstrahlung nie może mieć energii większej niż energia elektronów w wiązce pierwotnej, więc energia ta tworzy górną granicę energii widma promieniowania rentgenowskiego i jest znana jako granica Duane-Hunta.
rysunek: elektrony wiązki pierwotnej są spowalniane lub odchylane przez pole elektryczne wokół atomów w próbce. Część energii, którą tracą, jest przekształcana w promieniowanie rentgenowskie Bremsstrahlung o energiach od ~0 do granicy Duane ’ a-Hunta.
elektron wiązki pierwotnej może stracić całą swoją energię w pojedynczym zdarzeniu interakcji, w którym to przypadku wytworzy jeden promień rentgenowski z energią Eo, ale jest znacznie bardziej prawdopodobne, że energia zostanie utracona w wielu oddziaływaniach, w których małe proporcje energii początkowej są tracone i wytwarzana jest równoważna liczba niskoenergetycznych promieni rentgenowskich.
intensywność promieniowania rentgenowskiego, czyli liczba wytwarzanych promieni rentgenowskich, wynosi zero, gdzie e = eo (limit Duane-Hunt), ale gwałtownie wzrasta przy bardzo niskich energiach. Oznacza to, że promienie rentgenowskie wytwarzane przez elektrony wiązki pierwotnej zawierają głównie dużą (prawie nieskończoną) liczbę niskoenergetycznych promieni rentgenowskich.
chociaż generowana jest duża liczba niskoenergetycznych promieni rentgenowskich Bremsstrahlung, większość z nich jest absorbowana w próbce lub detektorze, a intensywność promieniowania rentgenowskiego obserwowana w widmie zmniejsza się przy niskiej energii, tak że widmo rentgenowskie Bremsstrahlung przypomina „wieloryba”.
rysunek: Różnica między generowanymi i obserwowanymi widmami rentgenowskimi Bremsstrahlunga. Chociaż wiele niskoenergetycznych promieni rentgenowskich jest generowanych, większość z nich jest absorbowana, więc obserwowane widmo rejestruje spadek intensywności promieniowania rentgenowskiego przy niskiej energii.
prawo Kramera
natężenie, I, promieni rentgenowskich Bremsstrahlunga w dowolnej energii E w widmie jest podane przez prawo Kramersa
i ≈ ip.Z (Eo-E)/E
gdzie ip to prąd elektronowy, A Z to średnia liczba atomowa.
intensywność wynosi zero, gdzie e = eo (granica Duane ’ a-Hunta), ale zbliża się do nieskończoności ( ∞ ), gdy e dąży do zera.
zauważ, że zgodnie z Prawem Kramersa natężenie promieniowania rentgenowskiego Bremsstrahlunga jest proporcjonalne do Z, średniej liczby atomowej próbki. Oznacza to, że cięższe materiały, takie jak Pb lub Au, będą wytwarzać więcej promieni rentgenowskich Bremsstrahlung niż próbki wykonane z lżejszych pierwiastków, takich jak C lub Al.
Animacja
