Bremsstrahlung X-ray generation
două tipuri de raze X sunt produse prin interacțiunea fasciculului de electroni cu proba atât în SEM, cât și în TEM: Bremsstrahlung (care înseamnă ‘radiații de frânare’) și raze X caracteristice. Razele X Bremsstrahlung sunt produse prin încetinirea electronilor fasciculului primar de către câmpul electric care înconjoară nucleele atomilor din eșantion (vezi animația Bremsstrahlung). Notă: razele X Bremsstrahlung sunt, de asemenea, denumite raze X continue sau de fundal. Electronii cu fascicul primar pierd energie și își schimbă direcția din cauza împrăștierii inelastice în eșantion. O parte din energia pierdută este transformată în raze X care au o gamă de energii, de la ~0 până la Eo-energia electronilor din fasciculul primar. Razele X Bremsstrahlung nu pot avea energii mai mari decât energia electronilor din fasciculul primar, astfel încât această energie formează limita superioară de energie a spectrului de raze X și este cunoscută sub numele de limita Duane-Hunt.
figura: electronii fasciculului primar sunt încetiniți sau deviați de câmpul electric din jurul atomilor din specimen. O parte din energia pe care o pierd este convertită în raze X Bremsstrahlung cu energii între ~0 și limita Duane-Hunt.
un electron cu fascicul primar își poate pierde toată energia într-un singur eveniment de interacțiune, caz în care va produce o rază X cu energie Eo, dar este mult mai probabil ca energia să se piardă într-un număr de interacțiuni în care se pierd proporții mici din energia inițială și se produce un număr echivalent de raze X cu energie redusă.
intensitatea razelor X sau numărul de raze X produse este zero unde e = eo (limita Duane-Hunt), dar crește rapid la energii foarte scăzute. Aceasta înseamnă că razele X produse de electronii fasciculului primar cuprind în mare parte un număr mare (aproape infinit) de raze X cu energie redusă.
deși se generează un număr mare de raze X Bremsstrahlung cu energie redusă, majoritatea sunt absorbite în eșantion sau detector, iar intensitatea razelor X observate în spectru scade la energie scăzută, astfel încât spectrul de raze X Bremsstrahlung seamănă cu o balenă.
figura: Diferența dintre spectrele de raze X Bremsstrahlung generate și observate. Deși sunt generate multe raze X cu energie redusă, majoritatea sunt absorbite, astfel încât spectrul observat înregistrează o scădere a intensității razelor X la energie scăzută.
Legea lui Kramer
intensitatea, i, a razelor X Bremsstrahlung la orice energie E din spectru este dată de legea lui Kramers
i î.hr.Z(Eo-E) / e
unde ip este curentul sondei electronice și Z este numărul atomic mediu.
intensitatea este zero, unde e = Eo (limita Duane-Hunt), dar se apropie de infinit (inqux), pe măsură ce E se apropie de zero.
rețineți că, conform legii lui Kramers, intensitatea razelor X Bremsstrahlung este proporțională cu Z, numărul atomic mediu al specimenului. Aceasta înseamnă că materialele mai grele, cum ar fi Pb sau Au, vor produce mai multe raze X Bremsstrahlung decât probele realizate din elemente mai ușoare, cum ar fi C sau Al.
animație
