Das Prinzip vieler Charakterisierungsgeräte besteht darin, Elektronen mit zu detektierenden Substanzen in Wechselwirkung zu bringen, Sekundärelektronen anzuregen oder Übergänge und Rücksprünge auf atomarer Ebene vorzunehmen und charakteristische Energie freizusetzen. Das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Materie hilft, eine Vielzahl von Wechselwirkungen grundlegend zu verstehenCharakterisierungsinstrumenteund ihre Anwendungsszenarien zu verstehen.

Wenn ein Elektronenstrahl auf einen Stoff trifft, können folgende Prozesse ablaufen:

1. Die Wechselwirkung mit dem äußeren Elektron bewirkt einen Übergang des Grundzustandselektrons, und das Elektron emittiert bei seiner Rückkehr sichtbares oder ultraviolettes Licht.

2. Die Wechselwirkung mit Elektronen des Valenzbandes oder Leitungsbandes führt dazu, dass die äußeren Elektronen ionisieren und Sekundärelektronen erzeugen. Die Sekundärelektronenenergie ist niedrig und liegt im Allgemeinen unter 50 eV. Es ist nur im Oberflächenbereich von 5–10 nm beteiligt, unabhängig von der Art des Elements.

3. Die einfallenden Elektronen interagieren mit den Atomen, die Energie wird reduziert und die verlorene Energie wird in Form von Kontinuität freigesetztRöntgenstrahlenDanach entweichen die Elektronen selbst, was als Rückstreuelektronen bezeichnet wird. Rückgestreute Elektrizität hängt mit der Ordnungszahl zusammen. Je größer die Ordnungszahl, desto mehr Elektronen werden zurückgestreut, und die Zahl wird durch die Art des Elements bestimmt, was das Prinzip des Elektronenenergieverlustspektrums darstellt.

4. Transmissionselektronen: Durch das Material ist die Spannung proportional zur Ordnungszahl und die Dicke ist umgekehrt proportional. Die Eindringtiefe ist nicht zu groß, sodass damit Proben von etwa 1 Mikrometer gemessen werden können.

5. Das einfallende Elektron kann auch in die innere Schicht des Atoms eindringen und das innere Elektron in ein Sekundärelektron ausstoßen, sodass in der inneren Schicht eine Lücke entsteht, das äußere Elektron die Lücke füllt und die zusätzliche Energie entweicht InRöntgenstrahlenoder das äußere Elektron ausspielen, das Auger-Elektron genannt wird.