ycliper

Популярное

Музыка Кино и Анимация Автомобили Животные Спорт Путешествия Игры Юмор

Интересные видео

2025 Сериалы Трейлеры Новости Как сделать Видеоуроки Diy своими руками

Топ запросов

смотреть а4 schoolboy runaway турецкий сериал смотреть мультфильмы эдисон
Скачать

Lecture 8: Beam–Specimen Interactions and the Interaction Volume in SEM

Автор: Science Tech Engineering and Math with Dr. Tiwari

Загружено: 2026-02-13

Просмотров: 9

Описание: In this lecture, we complete the resolution framework of scanning electron microscopy by examining the third and often dominant limiting factor: the interaction volume.
In Lecture 7, we established that SEM resolution depends on probe size and pixel size. However, even a perfectly focused probe and optimal sampling cannot overcome the physics of what happens once electrons enter the specimen. From that moment, beam–specimen interactions determine how the signal is generated and from where it originates.
We begin at the atomic scale by distinguishing between the two fundamental scattering processes:
• Elastic scattering — direction changes without significant energy loss
• Inelastic scattering — energy transfer from the incident electron to the specimen
Elastic scattering is dominated by interactions with atomic nuclei. It causes beam spreading, lateral broadening of the probe with depth, and generation of backscattered electrons (BSE). The probability of elastic scattering increases strongly with atomic number (approximately proportional to Z²) and decreases with increasing beam energy. This explains why heavy elements appear brighter in BSE images and why higher accelerating voltages increase penetration depth.
We introduce the concept of the elastic mean free path, which describes how frequently electrons are deflected inside a material and directly influences interaction volume size.
In contrast, inelastic scattering governs signal generation. Energy transferred to the specimen can produce:
• Secondary electrons (SE)
• Characteristic X-rays (basis of EDX/EDS analysis)
• Auger electrons
• Phonon excitations and local heating
By placing elastic and inelastic processes side by side, we clarify their distinct roles:
elastic scattering controls beam spreading and interaction volume geometry,
while inelastic scattering controls what signals are generated.
We then introduce the interaction volume — the characteristic teardrop-shaped region beneath the specimen surface where scattering events occur. Its size depends on:
• Accelerating voltage
• Atomic number
• Density
Higher beam energies increase penetration depth. Higher atomic number and density confine the interaction volume closer to the surface.
A crucial insight of this lecture is that different signals originate from different depths within this interaction volume:
• Secondary electrons: ~1–5 nm (extremely surface sensitive, high-resolution topography)
• Backscattered electrons: tens to hundreds of nanometers (Z-contrast, compositional imaging)
• X-rays: up to microns (compositional analysis, lower spatial resolution)
• Auger electrons: ~1–2 nm (extreme surface sensitivity)
We define and interpret two important measurable coefficients:
• Backscattered coefficient (η): number of BSE divided by incident electrons
• Secondary electron coefficient (δ): number of SE divided by incident electrons
We examine the monotonic relationship between η and atomic number, which produces Z-contrast in BSE imaging. We also discuss why the slope of η vs Z flattens at high Z, reducing contrast between heavy elements.
By the end of this lecture, students understand that SEM resolution is fundamentally limited by three coupled factors:
• Probe size (electron optics)
• Pixel size (sampling)
• Interaction volume (beam–specimen physics)
Improving one factor cannot compensate for limitations in the others. True high-resolution SEM requires coordinated optimization of optics, sampling, and beam–specimen interaction conditions.
This lecture provides the physical foundation for interpreting SEM contrast correctly and for understanding the limits of compositional and surface analysis.
📌 Course: MSE 3011 – Structural Analysis of Materials
🎓 Instructor: Prof. Ashutosh Tiwari, University of Utah
#MaterialsScience
#StructuralAnalysis
#ElectronMicroscopy
#SEM
#BeamSpecimenInteraction
#BackscatteredElectrons
#SecondaryElectrons
#InteractionVolume
#MaterialsCharacterization
#Nanomaterials
#EngineeringEducation
#UniversityOfUtah
#MSE3011

Не удается загрузить Youtube-плеер. Проверьте блокировку Youtube в вашей сети.
Повторяем попытку...
Lecture 8: Beam–Specimen Interactions and the Interaction Volume in SEM

Поделиться в:

Доступные форматы для скачивания:

Скачать видео

  • Информация по загрузке:

Скачать аудио

Похожие видео

Lecture 5: Electron Sources in Scanning Electron Microscopy

Lecture 5: Electron Sources in Scanning Electron Microscopy

Lecture 9: X-Ray Generation and Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) in SEM

Lecture 9: X-Ray Generation and Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX) in SEM

Brian Collins: Exploring Molecular Devices and Nanostructures with Resonant X-rays

Brian Collins: Exploring Molecular Devices and Nanostructures with Resonant X-rays

Lecture 7: Electron Optics, Aberrations, and Probe Formation in SEM

Lecture 7: Electron Optics, Aberrations, and Probe Formation in SEM

Механика жидкости — это величайший предмет всех времен | Введение в механику жидкости | Часть 1

Механика жидкости — это величайший предмет всех времен | Введение в механику жидкости | Часть 1

Telegram заблокируют. Или нет?

Telegram заблокируют. Или нет?

Что происходит с таблицей Менделеева на ячейке 137?

Что происходит с таблицей Менделеева на ячейке 137?

Может ли у ИИ появиться сознание? — Семихатов, Анохин

Может ли у ИИ появиться сознание? — Семихатов, Анохин

РФ внезапно меняет тактику / Путин обратился к ООН?

РФ внезапно меняет тактику / Путин обратился к ООН?

Космическая плазма: что происходит между Солнцем и Землёй – Семихатов, Зелёный

Космическая плазма: что происходит между Солнцем и Землёй – Семихатов, Зелёный

Визуализация внимания, сердце трансформера | Глава 6, Глубокое обучение

Визуализация внимания, сердце трансформера | Глава 6, Глубокое обучение

Биология опережает ЛЮБЫЕ машины. Молекулярные моторы живых организмов внутри клеток

Биология опережает ЛЮБЫЕ машины. Молекулярные моторы живых организмов внутри клеток

Шаши Тарур заявляет, что бюджет не отвечает интересам простых людей, и указывает на то, что бремя...

Шаши Тарур заявляет, что бюджет не отвечает интересам простых людей, и указывает на то, что бремя...

Почему МАЛЕНЬКИЙ атом создает такой ОГРОМНЫЙ взрыв?

Почему МАЛЕНЬКИЙ атом создает такой ОГРОМНЫЙ взрыв?

ПАСТУХОВ:

ПАСТУХОВ: "Не буду скрывать. Это ужасающе". Что дальше, мутация Кремля, о чем проговорился Лукашенко

Индия должна привязать заработную плату к инфляции, как и все крупные экономики: Рагхав Чадха зая...

Индия должна привязать заработную плату к инфляции, как и все крупные экономики: Рагхав Чадха зая...

Почему миру по-прежнему нужны канадские нефтеносные пески

Почему миру по-прежнему нужны канадские нефтеносные пески

ИМПОТЕНЦИЯ уйдет навсегда! Мужская сила вернется после 65, если... | Совет врача

ИМПОТЕНЦИЯ уйдет навсегда! Мужская сила вернется после 65, если... | Совет врача

Лучший документальный фильм про создание ИИ

Лучший документальный фильм про создание ИИ

Музыка для работы за компьютером | Фоновая музыка для концентрации и продуктивности

Музыка для работы за компьютером | Фоновая музыка для концентрации и продуктивности

© 2025 ycliper. Все права защищены.



  • Контакты
  • О нас
  • Политика конфиденциальности



Контакты для правообладателей: [email protected]