|
|
6
a. ш
в в
чие от рентгеновских лучей, к-рые рассеиваются на электронной плотности атомов» рассеяние электронов, обладающих электрич. зарядом, определяется их взаимодействием с электростатич. полем атома, создаваемым как положительно заряженным ядром, так и электронной оболочкой атома. Т. о., рассеивающая способность атома зависит от его строения и у разных хим. элементов различна. Количественно она характеризуется атомной амплитудой рассеяния /э(6), пропорциональной атомному номеру элемента Z:
V sin 6
\ '
где т└еа/2/гг~2,38*10в см~*, /р ≈ атомная амплитуда рассеяния рентгеновских лучей. С ростом 6 значение /э быстро падает; /3~(sin 6)~z (рис. 3). Атомная амплитуда рассеяния характеризует интенсивность рассеянного пучка, к-рая ~/э-
Электроны взаимодействуют с атомами в миллионы раз сильнее, чем рентгеновское излучение (и тем более
я
я
=1
Г Г I
0,1 0,2
0.3 0.4 0,5 sin 9A,A-'
0,6 0,7
Рис. 3. Атомные амплитуды рассеяния электронов / (6) для
А1, Gu, Ag и Аи.
гейтропы), и амплитуда рассеяния электронов более чем на три порядка превышает амплитуду рассеяния рентгеновских лучей. Соответственно интенсивность рассеянного пучка электронов па 6 ≈ 7 порядков выше, чем рентгеновского. Вследствие интенсивного взаимодействия электронов с атомами дифракц. эксперименты проводят в высоком вакууме, а в качестве образцов используют пл╦нки толщиной ~10 ≈ 50 нм {в опытах
Рис. 4. Дифракционная картина, полученная при прохождении пучка электроном (Я≈70 кВ. А,≈ 0,05 А) сквозь монокристалли-
) пл╦нку ZriSo с ориентацией (111).
на прохождение) либо применяют метод отражения, в к-ром рассеяние происходит в тончайшим поверхностном слое кристалла ~ 1≈10 нм.
Зная значения атомных амплитуд рассеяния и рас^ ,__ положение атомов в рассеивающем объекте, можно рас-Оо2 считать дифракц. картину, т. е. определить пространст-
венное распределение дифракц. максимумов и их интенсивности. Наиб, ярко Д. э. проявляется при рассеянии на кристаллах (рис, 4), т, к. в них атомы расположены упорядочение в виде тр╦хмерной дифракц. реш╦тки. При рассеянии пучка электронов на газах, жидкостях или аморфных телах, где сохраняется лишь ближний порядок, обычно наблюдается лишь несколько размытых ореолов.
Д. э* на кристаллах. Д, э. играет важную роль в исследовании структуры кристаллов. Так, симметрия дифракц. картины содержит информацию о типе кристаллит, реш╦тки вещества. Для более подробного анализа структуры необходим расч╦т интенсивыостей рассеянных электронных волн с помощью дипамич. теории дифракции электронов, к-рая идентична д-инамич. теории дифракции рентгеновского излучения в толстых кристаллах. Невозможность использования кипсматич. теории для расч╦та интенсивностей связана с большой величиной атомной амплитуды для электронов, вследствие чего даже в очень тонких образцах велика вероятность многократного рассеяния электронов, к-рое не учитывает кинсматич. теория.
Для исследования структуры неорганич. веществ и биол. объектов служит метод просвечивающей электронной микроскопии, в к-ром используют дифракцию электронов с энергией 104≈106 эВ. Более высокие (~106 эВ) ускоряющие напряжения применяют в электронной микроскопии высокого ра ^решения, позволяющей анализировать структуру веществ вплоть до атомных масштабов.
До 1964 в структурных исследованиях использовали; лишь дифракцию быстрых электронов. Однако для анализа поверхностных структур более эффективным оказалось использование дифракции медленных электронов с энергией 10≈100 эВ. Метод дифракции медленных электронов основан на выборочной регистрации электронов, не испытавших неулругого рассеяния в веществе. Поскольку все электроны, проникающие в кристалл глубже чем на ~1 нм, теряют часть энергии, распределение упруго отраж╦нных частиц да╦т информацию о структуре тончайшего приповерхностного слоя. С помощью этого метода исследованы структуры атомарно-чистых поверхностей раял. кристаллов (Ge, Si, GaAs, Au, MoT WT PbS и т, д.), адсорбированных слоев, нач. стадий окисления, эпитаксии и т. д. Наиб, интересный результат этих исследований ≈ открытие реконструкции поверхности полупроводников, т. е. преобразования структуры при отжиге (Ge, Si} или при изменении хим. состава (GaAs, InSb), при к-ром происходит образование поверхностных сверхструктур. Точный количеств, анализ данных по дифракции медленных электронов требует громоздких расч╦тов на ЭВМ в рамках динамич. теории.
Эффекты интерференции электронных волн в кристалле проявляются не только в виде образования характерных дифракц. картин. Дифракция внутри само≥ кристалла изменяет также характер неупругих процессов, происходящих при столкновениях быстрого электрона с атомами вещества (см. Аномального пропускания эффект). Анализ зависимости вероятности поупругих процессов от ориентации падающего па кристалл пучка электронов лежит в основе спектроскопии характеристических потерь энергии электронов, спектроскопии
рентгеновского излучения.
Лит.: П и м с к е р 3. Г., Дифракции электронов, М.≈ Л., 1949; Вайнштейн Б, К., Структурная электронография, М,, 1956; Современная кристаллография, под ред. Б. К. Байн-штсйна, г. 1, М,, 1979; Кчули Д ж,, Физики дифракции, пер. с англ., М-, 1У7Э; Мозоль ков А, Е., Ф с д я-ни н В. К.. Дифракция медленных электронов поверхностью, М., 1982; Томас Г., Гориндж М. Д ж,, Просвечивающая электронная микроскопии материалов, пер. с англ., М.,
1983.
С. А. Семилетие.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ФОРМА ≈алгебраич. функция от дифференциалов координат. Используется в матем. анализе и дифферснц. геометрии, а также в их приложениях. В физ. приложениях диффереп-
")
}
