전자와 시편의 상호작용(비탄성산란) 2θ Incident Beam (Primary electron) Backscattered electron Auger electron Secondary electron(SEM) Cathodoluminescence X-ray Absorbed electron Specimen 2θ Transmitted electron(TEM)

전자와 시편의 상호작용 Types of Signal Produced Electrons: SE, BE, Auger-E Secondary Electron: from the specimen surface(below 50eV) Backscattered Electron: from the specimen(more than 50eV) Auger Electron: created after the absorption of X-rays Electromagnetics Radiation: X-ray

Bohr Model of the Atom The relationship between energy and state Ground state and Excited state E1: Ground State E2: Excited State

Elastic and Inelastic Scattering - 탄성산란과 비탄성산란

Elastic and Inelastic Scattering 탄성산란: backscattered electron(BSE) beam electron이 시료의 원자핵과 반응함 입사 전자빔의 운동방향의 변화가 일어남 입사 전자빔의 에너지 변화는 거의 없음 비탄성산란: secondary electron, X-ray, Auger electron 입사 전자빔이 시료의 구성원소의 전자궤도의 전기장과 상호반응 시료의 원자내의 전자에 에너지를 전달 입사 전자빔의 운동방향에 변화가 일어남

Secondary Electron -2차 전자 시료 표면에 조사되는 입사전자의 에너지가 시료를 구성하고 있는 원자의 궤도에 있는 전자와 상호작용하여 궤도전자에 에너지를 전달하고 궤도전자는 외부로 방출됨(2차 전자) - 입사 전자빔과 시료와의 비탄성산란에 의해 발생 - 시료 표면의 굴곡 정도에 따라 방출 2차전자의 양이 다르며, 표면의 2차원적인 모양의 정보를 갖고 있다.

Secondary Electron Both Beam Electrons and Backscattered Electrons Generate Secondary Electrons 3-4 times more SE are generated by BE

Backscattered Electron -후방산란 전자(BSE) 시료 표면에 조사되는 입사전자의 에너지가 시료의 원자핵과의 탄성산란에 의해 시료 내부를 운동하다가 다시 시료의 표면 밖으로 방출되며, 이때 표면에 존재하는 원자의 전자들을 함께 밖으로 방출시킴 - 입사 전자빔과 시료와의 탄성산란에 의해 발생 -시료를 구성하고 있는 원자들의 원자번호의 차이에 따라 분포적 인 전자량의 차이가 생김. -높은 원자번호의 시료의 표면에서 더 많은 후방산란 전자가 발생

X-ray Generation 외부 입사전자에 의해 궤도전자가 방출된 후 그 빈자리를 위의 궤도로부터 전자가 채울 때 생기는 여분의 에너지 방출 X-rays: 전자기 방사선의 일종(10-3 ~ 10nm 파장) 특성 X-선(Characteristic X-ray): 원소 고유의 에너지값 - 시료 원자의 내부 궤도각에서 전자를 떼어낼 때 발생

K X-ray Generation 외부 입사전자에 의해 K각의 전자가 방출 후 빈자리를 L각의 전자들이 떨어져서 채울 때 발생하는 여분의 방출에너지

Kβ X-ray Generation 외부 입사전자에 의해 K각의 전자가 방출 후 빈자리를 M각의 전자들이 떨어져서 채울 때 발생하는 여분의 방출에너지

L X-ray Generation 외부 입사전자에 의해 L각의 전자가 방출된 후 그 위의 M각의 전자가 채울 때 생기는 에너지

Types of X-rays Produces

Auger Electron 궤도전이에 의한 에너지(hv)가 원자의 최외각 궤도에 있는 전자에 전달되어 최외각 전자가 그 에너지를 갖고 외부로 방출됨. X-선의 다른 형태의 에너지 방출 X-선과 경합을 이루면서 발생함

전자와 시편의 상호작용 - Relative escape depth of signal from low atomic number specimen Auger Electron: 0.1~2nm Secondary Electron: 10nm Backscattered Electron: 5um X-ray: 10um

Dimensions of the Specimen interaction Volume 입사 전자빔과 시료의 상호작용 부피의 모양 1. Energy of the beam electron: 입사전자의 에너지가 클수록 비탄성산란이 커지며, 빔의 굴절이 작고 침투가 커진다

Dimensions of the Specimen interaction Volume 2. Atomic Number of the Specimen: 낮은 원자번호 원소에서는 비탄성산란이 크므로 빔의 굴절이 작고 배 모양의 침투모양을 가진다. 높은 원자번호 원소에서는 큰 탄성산란으로 빔의 굴절 하므로 침투깊이가 작다

Electron Gun(W-filament)

Electron Gun(W-filament)

Electron Gun(LaB6)

Cold-Field Emission Gun

Cold Field Emission Gun

Comparison of Guns Emitter type Thermionic Thermionic Cold-FE Cathod material W LaB6 W(310) Operating temp. 2,300 1,500 ambient Cathod radius(nm) 60,000 10,000 100 Beam diameter 10-20kÅ 10-20kÅ 30-50Å Brightness(A) 1 X 104 1 X 105 1 X 107 Vacuum(pa) 10-3 10-5 10-7