专利名称：一种确定中低能电子非弹性散射的方法
技术领域：
本发明公开了一种确定中低能电子非弹性散射的方法。
背景技术：
电子束与物质的相互作用是凝聚态物理研究中的一个非常重要的领域，主要应用于电子显微学(如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM))、表面电子能谱(俄歇电子能谱、电子能量损失谱等)、电子探针微分析、电子束光刻、电子束焊接、电子束蒸发沉积薄膜制备、电子束固化技术。在电子显微学和表面电子能谱中电子束作为探针轰击样品，在材料内通过电子的散射产生表征材料性质的各种特征信号，从而可获得材料的晶体结构、 组成成分、电子结构、表面形貌、内部缺陷等各种微观性质。所以，电子束与物质的相互作用构成了许多检测和分析工具的基础。电子束与物质的相互作用可看作电子在固体中的输运和散射两个过程。电子入射固体后，电子与固体中的原子或分子发生一系列碰撞，并按某种规律随机运动，运动方向不断发生改变，这种现象称为散射。电子在材料中的散射分为两类弹性散射和非弹性散射。 弹性散射改变散射电子的角度和位置，非弹性散射使电子的一部分能量传递给发生碰撞的原子或分子，电子能量降低，电子运动方向也发生变化。非弹性散射中被激发出的粒子携带着与物质材料相关的信息，因此常被用来作为电子能谱学中的收集信号。非弹性散射精确描述的关键是获得精确的非弹性散射截面及散射角。目前已经提出了多种散射模型描述非弹性散射，其中Perm提出了利用介电函数处理的非弹性散射模型，由于它可以充分利用电子与金属相互作用的已有实验结果，准确计算非弹性散射截面，Perm介电模型成为现在描述散射能量低于IOkeV的非弹性散射的最常用的方法之一。在Perm介电模型中，由于Lindhard能量损失函数的复杂性，实际上很难通过直接积分得到能量损失函数，为了简化计算，Perm提出了单极近似方法。在单极近似下，忽略电子-空穴对的产生对Lindhard介电函数的贡献，认为单个能量损失函数项只有沿着等离子体激元色散曲线才有贡献，采用冲击函数描述Lindhard介电函数。
权利要求
1.一种确定中低能电子非弹性散射的方法，其特征在于包括以下步骤(1)根据电子发生非弹性散射前的电子能量E和非弹性散射中转移的能量ΔΕ，确定与电子相互作用的等离子体激元的中心频率上限ωω;(2)根据材料的光学能量损失函数在离散能量点上的值Lii{-1/￡(Ep)}，确定^以内离散能量点上的权重函数W( Δ E，Epk)，Effl为中心频率上限对应的能量上限；(3)根据离散能量点上的权重函数W(AE，Epk)，按照线性插值的方法确定各等离子体激元与电子相互作用的0阶贡献/广和1阶贡献P ；(4)利用步骤(3)中得到的等离子体激元与电子作用的贡献，确定转移能量为ΔΕ的微分非弹性散射截面，并确定发生非弹性散射后的原电子散射角θ IE及产生的二次电子散射角 G SE。
2.根据权利要求1所述的一种确定中低能电子非弹性散射的方法，其特征在于所述步骤⑴中的^ =4/1 根据下式获得，
3.根据权利要求1所述的一种确定中低能电子非弹性散射的方法，其特征在于所述步骤⑵中的W(AE，Epk)通过以下步骤获得定义电子与中心频率为Ep的等离子体激元作用的权重函数W(AE，
4.根据权利要求1所述的一种确定中低能电子非弹性散射的方法，其特征在于所述步骤(3)中各等离子体激元与电子相互作用的0阶贡献/丨…和1阶贡献P通过下式计算获得
5.根据权利要求1所述的一种确定中低能电子非弹性散射的方法，其特征在于所述步骤中的微分非弹性散射截面
全文摘要
本发明公开了一种确定中低能电子非弹性散射的方法，包括确定与电子互相作用的等离子体激元的中心频率上限的步骤；确定离散能量点上等离子体激元与电子相互作用的权重函数的步骤；确定各等离子体激元与电子相互作用的0阶贡献和1阶贡献的步骤；和确定非弹性散射的散射截面和散射角的步骤。采用本发明所述方法可以快速、精确的获得电子与固体相互作用发生非弹性散射的散射截面和散射角。
文档编号G01N23/00GK102507608SQ20111029133
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者崔万照, 张娜 申请人:西安空间无线电技术研究所