Interacciones de los electrones con la materia

Abstract

El objetivo de este capítulo es proporcionar una comprensión sólida del origen de las magnitudes empleadas en el microanálisis y la microscopía electrónica. La teoría cuántica de la dispersión permite dar un fundamento físico a las ecuaciones fundamentales de la sección eficaz de dispersión, la sección eficaz de ionización y la pérdida de energía en colisiones inelásticas. Esta exposición se ha reducido al mínimo necesario para comprender el tema, y es esencial obtener de la bibliografía detalles adicionales. Los formalismos presentados son bastante difíciles y el estudio del material bibliográfico disponible solo resulta útil después de haber definido cuidadosamente el problema que nos concierne; de lo contrario, podría decirse que existe el riesgo de verse desbordado. Serán útiles algunas observaciones preliminares. En primer lugar, se verá que las ecuaciones solo en raras ocasiones poseen soluciones generales y que las aproximaciones realizadas únicamente son válidas dentro de un intervalo limitado de valores de los parámetros que gobiernan las variables de interés. Si consideramos, por ejemplo, el parámetro —energía del electrón—, el intervalo es amplio: se extiende desde la energía del electrón incidente hasta la de un electrón en reposo. Es propio del desarrollo de las técnicas de microanálisis y microscopía electrónica involucrar esta paradoja: los conceptos físicos fundamentales constituyen el punto de partida, pero las fórmulas empíricas deben ocupar rápidamente su lugar. El desarrollo que sigue trata únicamente materiales amorfos y considerará la interacción del flujo de partículas incidentes con un centro dispersor (átomo) contenido en la unidad de volumen. No se analizarán aquí los plasmones, asociados con las oscilaciones colectivas de los electrones de valencia, ni los fonones asociados con las vibraciones térmicas de estructuras regulares, ni fenómenos de difracción más generales. Después de revisar los principios generales involucrados, resulta útil familiarizarse con su aplicación práctica: la técnica de Monte Carlo, que posee gran flexibilidad, es especialmente adecuada para tal ejercicio. Se describe el principio de esta técnica y se desarrolla el modelo de penetración de electrones en blancos semiinfinitos y en muestras delgadas.