科研方向

科研方向：
复杂几何结构试样的扫描电镜成像模拟及电子与复杂几何结构试样的非弹性相互作用以及 二次电子的产生机理的研究。 在材料的分析中，电子信号是非常的，如SEM，XPS，AES等分析 手段。电子在材料中的弹性散射可以很好的利用Mott截面来描述，与之相对的，电子与固体的 非弹性相互作用非常复杂，难于通过公式描述。电子与固体的非弹性相互作用涉及到能量损失 及动量转移，而其散射截面正比于能量损失函数(energy loss function, ELF)。考虑到当动 量转移趋近于零时，能量损失函数趋近于光学能量损失函数，可以通过丰富的光学实验数据来 外推得到电子在固体中的非弹性散射截面。利用D.R. Penn在1987年提出的思想，我们计算了 大量材料的非弹性散射截面。通过比较计算得到的及实验中测得的非弹性散射平均自由程(ine lastic mean free path, IMFP)，可以看出目前的方法可以有效的得到能量区间为1-10000 eV 中的电子的非弹性散射截面，这较之前的理论计算有了极大突破。 另外，而在SEM中，重要的 电子信号为50 eV以下，通常被称为二次电子(SE)，其产额和能谱是实验中所关注的。实验中 所获得的二次电子实际上在固体中经历了大量的弹性及非弹性散射，另外，入射电子与固体非 弹性散射时能量损失所激发的二次电子在固体中仍有机会进一步级联产生新的二次电子。这些 情况使得通过解析的分析二次电子产额和能谱非常困难，甚至于二次电子的激发也是到目前为 止也未明确其机理。为此我们提出了一套二次电子产生的机理。为了验证其正确与否，我们采 取Monte Carlo方法来模拟电子在固体中的输运，将二次电子的产生的模型加入其中。计算得 到的二次电子产额及分布都极大的支持了我们的模型。
在粗糙表面的二次电子及背散射电子等信号研究上，我们的Monte Carlo模型在原来的基础 上主要做了三大改进：1）、在以Mott的弹性散射截面处理电子弹性散射过程和以Full-Penn介 电函数理论处理电子非弹性散射过程的物理模型；2）、基本构造体组合模型以及利用三角形 网格法近似组建任意复杂构造体的3D体系构件模型的建立，并首次建立起粗糙表面构造模型； 3）、利用光线追踪算法处理电子散射步长，合理处理电子出射几率、折射过程；并利用空间 分割算法以加速计算效率。所用的源程序是利用Fortran语言编写的MPI并行程序，可运行于各 种大型并行系统之上。从而有效地分析了粗糙表面的各参数对于二次电子产额的影响。