Kovács Petronella (szerk.): Isis - Erdélyi magyar restaurátor füzetek 8-9. (Székelyudvarhely, 2009)
Tóth Attila Lajos: Elektronsugaras mikroanalízis restaurátoroknak. I. rész: pásztázó elektronmikroszkópia
5. Az analitikai jelek és információs tartományaik A SEM széleskörű alkalmazhatósága az elektron és a szilárdtest kölcsönhatások változatosságából ered. Ezek a kölcsönhatások alapvetően két részre oszthatók, úgymint a sugár elektronjainak rugalmas vagy rugalmatlan szóródására a minta atomjain, közelebbről a héj-elektronok vagy a mag Coulomb terében. A SEM által használt energiatartományban a lehetséges négy kombináció közül kettő bír jelentősséggel, a rugalmas szórás a magon, és a rugalmatlan szórás a héj elektronjain. A rugalmas szórás határozza meg a sugár által gerjesztett térfogatot, és a visszaszórási (visszaszórt elektron kép), míg az utóbbi eredményezi a SEM analitikai jeleinek többségét, melyek közül az elektronsugaras mikroanalízis gyakorlatában a szekunder elektronok és a röntgensugárzásjátszik meghatározó szerepet. 5.1. Rugalmas szórás A mgalmas szórás leírására számos elmélet született. A 10. a. ábra mutatja egy mozgó elektron elhajlását egy pozitív ponttöltés elektromos terében (Rutherford szórás). Ha az U potenciálra gyorsított e töltésű elektron d távolságban érkezik a q=Ze töltésű atommag közelébe (N a rendszám), akkor az elhajlás szöge: 0 ~ q /(d ■ U) = (Z • e) / (d ■ U) A Rutherford-szórás nem veszi figyelembe az elektronhéjak árnyékoló hatását; a Wentzel-modeU ugyanezen árnyékolást egy exponenciálissal írja le; a Mott-féle leírás már a spin-pálya kölcsönhatást is figyelembe veszi. Mivel azonban a Mott-modell a megoldást táblázatokban és nem zárt képletben adja meg, a szimulációs programokban általában az árnyékolt Rutherford szórást használjuk. 5.2. Rugalmatlan események A rugalmatlan szórási folyamatok — melyek a sugár elektronjai és a minta atomjainak elektronjai között mennek végbe - eredményezhetik az utóbbiak egyedi és kollektív gerjesztését. A folyamatban átadott energia vagy hővé alakul, vagy pedig emittálódik a mintából, ami hasznos információt hordozó jelek sokaságát adja a kutatónak. Ha a folyamat karakterisztikus energiával rendelkezik az emittált jel (Auger-elektronok, röntgen- és fényfotonok) spektrális detektálásával mikroanalízisről beszélhetünk. Az átmenő elektronsugár energiájának vizsgálatával pedig olyan gerjesztések energiaviszonyai is vizsgálhatók, melyek nem eredményeznek emittált sugárzást (pl. plazmon gerjesztések). Az 11. ábra mutatja a rugalmas és rugalmatlan események együttes hatására a mintából kiváltott elektronok vázlatos energiaeloszlását. A rugalmas csúcsot (ERE) a kis veszteséget szenvedő, u.n. low-loss elektro-10. a. ábra. Mozgó elektron elhajlása egy pozitív ponttöltés elektromos terében (Rutherford szórás). Elektron-energia ^ 11. ábra. Az emittált elektronok energiaeloszlása. nők (LLE) követik, majd a plazmon szórás okozta veszteségek figyelhetők meg. Az egyre csökkenő energiájú visszaszórt elektronok egyre kisebb valószínűséggel hagyják el az anyagot, így kb. 2 keV energiáig csökkenés figyelhető meg, ahol a belső héj ionizációból eredő karakterisztikus Auger csúcsok, majd 50 eV alatt a külső héj ionizációból származó szekunder elektron csúcs válnak dominánssá. 5.3. Az információs tartomány A különböző gerjesztett sugárzások (analitikai jelek) a gerjesztett térfogat más-más mélységéből képesek kijutni a detektorokhoz, ezért egyazon anyagról kapott szekunder- és visszaszórt elektronokkal készült kép mélységi felbontása más és más lesz, nem is beszélve a röntgenanalízisről, ami a teljes gerjesztett térfogatból detektálható 17
