Încărcarea eșantionului în microscopul electronic (EM) și efectul grosimii eșantionului
Electronii incident suferă o împrăștiere elastică și inelastică. Electronii care ies dintr-o suprafață materială trebuie să lase sarcini pozitive în urmă. În condiții de imagistică la starea de echilibru EM, pot avea loc efecte de încărcare a substratului (în SEM) sau a filmului (în TEM). Aceste efecte rezultă în mare parte dintr-o competiție dinamică între emisia de SE (electron secundar) și captarea unor PE (electroni primari) sau SE generate. Emisia SE contribuie la o încărcare pozitivă, în timp ce captarea PE/SE contribuie la o încărcare negativă.
Pentru observațiile EM, se poate stabili un echilibru electric în stare stabilă:
Unde,
I0 - Curentul fasciculului incident
Vs - Potențialul de suprafață dezvoltat în fascicul [1]
Rs - Rezistența electrică efectivă între regiunile iradiate și înconjurătoare ale specimenului [1]
Este - curentul de electroni transmis (pentru eșantioanele TEM și STEM, este diferit de zero; pentru eșantioanele în vrac SEM, este zero)
О · †„Coeficientul de retrodifuzare
Og (Vs) - Randamentul efectiv al electronilor secundari atunci când potențialul de suprafață este Vs
Termenii din partea stângă a ecuației 4465В reprezintă curentul care intră în volumul iradiat din fasciculul incident (primul termen) și curentul de scurgere din regiunile înconjurătoare (al doilea termen). Termenii din partea dreaptă reprezintă pierderea electronilor prin transmisie (primul termen), prin retrodifuzare (al doilea termen) și prin emisie secundară (al treilea termen). Termenul de transmisie este zero pentru exemplarele SEM în vrac, în timp ce este diferit de zero pentru exemplarele cu film subțire TEM, STEM și SEM. La tensiuni ridicate de electroni incidenți (E0), diferența de О ”I (I0-It) este foarte mică, ceea ce înseamnă că absorbția electronilor este neglijabilă.
Într-o condiție specifică de imagistică SEM, populația stării de echilibru a sarcinilor este mult mai mică decât cea estimată de modelul de generare a perechilor de găuri electronice, datorită evadării, difuziei purtătorului, recombinării și captării SE (electroni secundari). Așa cum se arată în Figura 4465, tensiunea incidentă mai mare are ca rezultat o cantitate mai mare a sarcinii implantate О ”Q în comparație cu cazul tensiunii cu incident scăzut. Cu toate acestea, densitatea sarcinii la tensiunea incidentă scăzută este mai mare decât la tensiunea incidentă ridicată.