Пружне розсіювання

Пружне розсіювання відбувається у результаті взаємодії електрона пучка з ядрами атомів, які частково екрановані зв’язаними електронами. У випадку пружного розсіювання (рис. 1.2) величина швидкості електрона v залишається фактично незмінною. Це означає, що кінетична енергія E_к = mv²/2 = const. Потрібно відмітити, що електрон, який пружно розсіюється, все ж передає частину своєї енергії порядку 1еВ. Але при енергії пучка в десятки кеВ така втрата неістотна. Тому вважається, що при пружних процесах розсіювання не відбувається втрата енергії електронами пучка.

Рисунок 1.2 – Схема пружного розсіювання електрона

Після взаємодії електрон відхиляється від початкового напрямку руху на кут j_п (п – позначення пружного розсіювання). Кут j_п може набувати значення від 2° до 180°, але типова його величина становить 5°. Якщо електрон розсіюється на кути менше 2°, то у цьому випадку проявляються вже непружнi процеси.

Переріз пружного розсіювання описується за допомогою моделі Резерфорда і виражається таким співвідношенням:

, (1.3)

де Z – атомний номер матеріалу мішені; E – енергія електрона (в кеВ). Розмірність величини перерізу згідно з цією формулою – см².

Аналіз формули (1.3) показує:

- якщо значення j_п прямує до 0, то величина перерізу наближається до нескінченності, а це означає, що електрон змінює напрям свого руху на 180° з ймовірністю, меншою ніж на 2°;

- існує сильна залежність імовірності розсіювання від атомного номера мішені та енергії електронного пучка, причому значення перерізу збільшується пропорційно квадрату атомного номера i зменшується обернено пропорційно квадрату енергії електрона.

Для актів пружного розсіювання, при яких траєкторія електрона відхиляється на кути більше 2°, можна провести розрахунок середньої довжини вільного пробігу, користуючись співвідношеннями (1.2) i (1.3). Аналіз результату розрахунків показує, що величина СДВП збільшується при зменшенні атомного номера матеріалу мішені та збільшенні енергії електрона.