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Traiettorie elettroniche

Il Simulatore di traiettorie (metodo Monte Carlo) calcola le traiettorie degli elettroni all'interno di un campione con il metodo Monte-Carlo: gli elettroni incidenti subiscono diffusione elastica e anelastica, e le distribuzioni risultanti degli elettroni retrodiffusi (BSE) — direzione, energia all'uscita, profondità di penetrazione ed estensione laterale — vengono accumulate. Queste distribuzioni forniscono anche la ponderazione angolare/energetica/in profondità utilizzata dalla 12. Simulazione EBSD.

Electron Trajectory

La finestra è divisa in tre colonne: la vista 3-D delle traiettorie a sinistra, le Statistiche e lo stereogramma della Distribuzione direzionale BSE al centro, e tre istogrammi a destra. La composizione e la densità del campione sono quelle del cristallo selezionato nella finestra principale; qui si impostano soltanto l'energia del fascio, l'inclinazione del campione e il numero di traiettorie.

Scorciatoie da tastiera e mouse

Le traiettorie sono mostrate in una vista 3-D OpenGL. Essa utilizza la navigazione della vista standard di ReciPro, ma lo spostamento è disattivato — utilizzare i pulsanti delle viste predefinite per passare agli orientamenti standard.

Scorciatoia Azione
F1 Apre questa pagina del manuale online
Trascinamento sinistro Ruota il modello
Trascinamento destro su/giù, o rotellina del mouse Zoom
CTRL + doppio clic destro Commuta tra proiezione ortografica / prospettica

→ Vedere 21. Scorciatoie da tastiera e mouse per una panoramica di tutte le finestre.

Condizioni di calcolo

I controlli nella parte superiore della finestra impostano l'esecuzione:

  • Simula traiettorie : avvia la simulazione Monte-Carlo. La barra di stato in basso riporta separatamente il tempo trascorso per il calcolo delle traiettorie, per il disegno dei grafici e per il rendering 3-D.
  • Number of trajectories : quanti elettroni incidenti seguire. Un numero maggiore di elettroni riduce il rumore statistico di tutte le distribuzioni descritte di seguito, con un tempo di esecuzione che cresce linearmente.
  • Inclinazione campione (°) : inclinazione della superficie del campione attorno all'asse X. Lasciarla a 0 per l'incidenza normale; usare −70° per riprodurre la geometria del simulatore EBSD, dove la forte inclinazione aumenta la resa di retrodiffusione.
  • Energy (keV) / Wavelength / Unit : la tensione di accelerazione del fascio incidente e la lunghezza d'onda elettronica corretta relativisticamente a essa associata. L'energia imposta l'energia cinetica utilizzata sia dal modello elastico (NIST Mott) sia da quello anelastico (potere frenante / IMFP).

I modelli di diffusione non sono selezionabili dall'utente: le sezioni d'urto elastiche provengono dalla tabella NIST Mott inclusa nel programma (con ricorso a Rutherford schermato al di fuori del suo intervallo), e il potere frenante dalla forma di Jablonski modificata (2008). Il modello effettivamente utilizzato è indicato accanto a ciascun valore in Statistiche. Vedere Attenuazione e trasporto per una descrizione di questi modelli.

Vista 3-D delle traiettorie

Le traiettorie rosse sono gli elettroni assorbiti nel campione, quelle arancioni gli elettroni che escono come elettroni retrodiffusi. I cerchi guida concentrici sono etichettati in nm (o µm), e +X, +Y, +Z (=beam) indicano gli assi.

  • Dall'asse Z (=direzione del fascio) / Dall'asse X (asse di rotazione) / Normale alla superficie : allineano la vista alle direzioni standard.
  • Numero di traiettorie da disegnare : quante delle traiettorie calcolate visualizzare (disegnarle tutte e 100.000 sarebbe illeggibile e lento).
  • Disegna assi / Disegna cerchi guida : le frecce degli assi e la scala delle distanze.
  • Disegna le traiettorie assorbite nel campione : include gli elettroni che non escono mai.
  • Disegna il percorso dopo l'uscita : continua a disegnare il percorso di un elettrone retrodiffuso dopo che ha lasciato la superficie.

Statistiche

Statistiche

Valori per l'energia del fascio attuale, con il modello che ha prodotto ciascuno di essi indicato tra parentesi.

  • Sezione d'urto di diffusione (σ_E) (nm²) — sezione d'urto elastica totale per atomo.
  • Libero cammino medio elastico (λ) (nm) — distanza media tra eventi di diffusione elastica.
  • Potere frenante (dE/ds) (eV/nm, negativo) — energia persa per unità di lunghezza di percorso.
  • Coefficiente di elettroni retrodiffusi, η (%) — la frazione di elettroni incidenti che escono di nuovo attraverso la superficie di ingresso. È la grandezza su cui si basa il contrasto delle immagini BSE.
  • Energia media BSE (keV) — energia media degli elettroni retrodiffusi nel momento in cui escono.

Distribuzione direzionale BSE

Distribuzione direzionale BSE

Distribuzione angolare degli elettroni retrodiffusi, tracciata su uno stereogramma il cui centro corrisponde alla direzione della normale alla superficie.

  • Frequenza / Energia media / Deviazione standard dell'energia : la grandezza rappresentata dal colore — quanti elettroni escono in ciascuna direzione, la loro energia media o la dispersione di tale energia.
  • Disegna assi : sovrappone le direzioni +X / ±Y / ±Z.
  • Min / Max, Resolution, Color : i limiti della scala dei colori, l'ampiezza angolare delle classi dell'istogramma e la mappa dei colori.

Istogrammi

Istogrammi

Tre distribuzioni degli elettroni retrodiffusi, tutte normalizzate ad area unitaria.

Distribuzione energetica BSE all'uscita

Istogramma dell'energia che gli elettroni retrodiffusi possiedono ancora quando lasciano il campione (keV) — non della loro perdita di energia. Il simulatore EBSD lo utilizza per ponderare l'integrazione in energia del master pattern.

Massima distanza BSE parallela alla superficie

Istogramma della distanza percorsa lateralmente (parallelamente alla superficie, nm) da ciascun elettrone retrodiffuso prima di uscire. Corrisponde all'estensione laterale del volume di interazione, e quindi al limite intrinseco di risoluzione spaziale di una misura BSE o EBSD.

Massima profondità di penetrazione BSE

Istogramma della massima profondità perpendicolare alla superficie (nm) raggiunta da ciascun elettrone retrodiffuso prima di uscire. Il simulatore EBSD lo utilizza per ponderare l'integrazione in profondità del master pattern.

Vedere anche