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Elektronenbahnen

Der Trajektorien-Simulator (Monte-Carlo-Methode) berechnet die Elektronenbahnen innerhalb einer Probe mit der Monte-Carlo-Methode: Die einfallenden Elektronen erfahren elastische und inelastische Streuung, und die daraus resultierenden Verteilungen der rückgestreuten Elektronen (BSE) — Richtung, Energie beim Austritt, Eindringtiefe und laterale Ausbreitung — werden akkumuliert. Diese Verteilungen liefern auch die Winkel-/Energie-/Tiefen-Gewichtung, die von der 12. EBSD-Simulation verwendet wird.

Electron Trajectory

Das Fenster besteht aus drei Spalten: links die 3-D-Trajektorienansicht, in der Mitte die Statistik und das Stereonetz der BSE-Richtungsverteilung, rechts drei Histogramme. Zusammensetzung und Dichte der Probe stammen von dem im Hauptfenster ausgewählten Kristall; hier werden nur die Strahlenergie, die Probenkippung und die Anzahl der Trajektorien eingestellt.

Tastatur- & Maus-Kurzbefehle

Die Trajektorien werden in einer 3-D-OpenGL-Ansicht dargestellt. Sie verwendet die Standard-Ansichtsnavigation von ReciPro, aber das Verschieben ist deaktiviert — verwenden Sie die Ansichts-Voreinstellungstasten, um zu den Standardorientierungen zu springen.

Kurzbefehl Aktion
F1 Diese Seite des Online-Handbuchs öffnen
Linksziehen Modell drehen
Rechtsziehen nach oben/unten oder Mausrad Zoomen
CTRL + Rechtsdoppelklick Zwischen orthografischer / perspektivischer Projektion umschalten

→ Siehe 21. Tastatur- & Maus-Kurzbefehle für eine Übersicht aller Fenster.

Berechnungsbedingungen

Die Bedienelemente am oberen Fensterrand legen den Lauf fest:

  • Trajektorien simulieren : startet den Monte-Carlo-Lauf. Die Statusleiste am unteren Rand meldet die verstrichene Zeit für die Trajektorienberechnung, das Zeichnen der Diagramme und das 3-D-Rendering getrennt.
  • Number of trajectories : wie viele einfallende Elektronen verfolgt werden. Mehr Elektronen verringern das statistische Rauschen aller unten beschriebenen Verteilungen; die Laufzeit wächst dabei linear.
  • Probenkippung (°) : Kippung der Probenoberfläche um die X-Achse. Für senkrechten Einfall bei 0 belassen; mit −70° lässt sich die Geometrie des EBSD-Simulators nachbilden, bei der die starke Kippung die Rückstreuausbeute erhöht.
  • Energy (keV) / Wavelength / Unit : die Beschleunigungsspannung des einfallenden Strahls und die damit verknüpfte, relativistisch korrigierte Elektronenwellenlänge. Die Energie legt die kinetische Energie fest, die sowohl vom elastischen (NIST-Mott) als auch vom inelastischen (Bremsvermögen / IMFP) Modell verwendet wird.

Die Streumodelle selbst sind nicht wählbar: Die elastischen Wirkungsquerschnitte stammen aus der mitgelieferten NIST-Mott-Tabelle (außerhalb ihres Gültigkeitsbereichs wird auf die abgeschirmte Rutherford-Formel zurückgegriffen), das Bremsvermögen aus der modifizierten Jablonski-Form (2008). Das tatsächlich verwendete Modell wird in der Statistik neben jedem Wert angegeben. Was diese Modelle sind, erläutert Abschwächung & Transport.

3-D-Trajektorienansicht

Rote Trajektorien sind in der Probe absorbierte Elektronen, orangefarbene sind solche, die als rückgestreute Elektronen austreten. Die konzentrischen Hilfskreise sind in nm (bzw. µm) beschriftet, und +X, +Y, +Z (=beam) kennzeichnen die Achsen.

  • Von der Z-Achse (=Strahlrichtung) / Von der X-Achse (Rotationsachse) / Flächennormale : richten die Ansicht auf die Standardrichtungen aus.
  • Anzahl der zu zeichnenden Trajektorien : wie viele der berechneten Trajektorien dargestellt werden (alle 100.000 zu zeichnen wäre unübersichtlich und langsam).
  • Achsen zeichnen / Hilfskreise zeichnen : die Achsenpfeile und der Entfernungsmaßstab.
  • In der Probe absorbierte Trajektorien zeichnen : auch die Elektronen einbeziehen, die nie austreten.
  • Pfad nach dem Austritt zeichnen : den Weg eines rückgestreuten Elektrons auch nach dem Verlassen der Oberfläche weiterzeichnen.

Statistik

Statistik

Werte für die aktuelle Strahlenergie; das Modell, das den jeweiligen Wert geliefert hat, ist in Klammern angegeben.

  • Streuquerschnitt (σ_E) (nm²) — gesamter elastischer Wirkungsquerschnitt pro Atom.
  • Elastische mittlere freie Weglänge (λ) (nm) — mittlere Strecke zwischen elastischen Streuereignissen.
  • Bremsvermögen (dE/ds) (eV/nm, negativ) — Energieverlust pro Weglängeneinheit.
  • Rückstreukoeffizient, η (%) — der Anteil der einfallenden Elektronen, die die Probe wieder durch die Eintrittsfläche verlassen. Auf dieser Größe beruht der BSE-Bildkontrast.
  • Mittlere BSE-Energie (keV) — mittlere Energie der rückgestreuten Elektronen im Moment ihres Austritts.

BSE-Richtungsverteilung

BSE-Richtungsverteilung

Winkelverteilung der rückgestreuten Elektronen, dargestellt in einem Stereonetz, dessen Zentrum der Richtung der Oberflächennormalen entspricht.

  • Häufigkeit / Mittlere Energie / Energie-Standardabweichung : die farbkodierte Größe — wie viele Elektronen in die jeweilige Richtung austreten, ihre mittlere Energie oder die Streuung dieser Energie.
  • Achsen zeichnen : blendet die Richtungen +X / ±Y / ±Z ein.
  • Min / Max, Resolution, Color : die Grenzen der Farbskala, die Winkel-Klassenbreite des Histogramms und die Farbpalette.

Histogramme

Histogramme

Drei Verteilungen der rückgestreuten Elektronen, jeweils auf die Fläche 1 normiert.

BSE-Energieverteilung beim Austritt

Histogramm der Energie, die die rückgestreuten Elektronen beim Verlassen der Probe noch besitzen (keV) — nicht ihres Energieverlusts. Der EBSD-Simulator verwendet es, um die Energieintegration des Master-Musters zu gewichten.

Maximale oberflächenparallele BSE-Distanz

Histogramm der Strecke, die jedes rückgestreute Elektron vor dem Austritt lateral (parallel zur Oberfläche, nm) zurückgelegt hat. Sie entspricht der lateralen Ausdehnung des Wechselwirkungsvolumens und damit der intrinsischen Grenze der Ortsauflösung einer BSE- oder EBSD-Messung.

Maximale BSE-Eindringtiefe

Histogramm der größten Tiefe senkrecht zur Oberfläche (nm), die jedes rückgestreute Elektron vor dem Austritt erreicht hat. Der EBSD-Simulator verwendet es, um die Tiefenintegration des Master-Musters zu gewichten.

Siehe auch