Estudio de parámetros atómicos y moleculares en ... - FaMAF

Capítulo 2: Consideraciones Generales _________________________________________________________
En microanálisis cuantitativo con sonda de electrones usualmente se comparan las intensidades
características medidas para cada elemento presente en la muestra incógnita con las correspondientes a
un estándar de composición conocida, las cuales son obtenidas generalmente bajo las mismas
condiciones experimentales. Además, como cada línea característica está montada sobre el espectro
continuo de rayos x, para realizar estos análisis es necesario sustraer a la intensidad total medida la
parte correspondiente al continuo. Otros métodos permiten realizar un análisis cuantitativo sin
estándares, algunos de los cuales requieren de la predicción teórica del espectro. Tanto para sustraer el
fondo como para realizar análisis sin estándares y para separar picos parcialmente superpuestos es
imprescindible un cabal conocimiento teórico (y por consiguiente una buena descripción) del espectro.
2.2.2 Interacción de los electrones con la materia
Cuando los electrones del haz incidente penetran en un medio material, experimentan una serie de
colisiones con los átomos constituyentes del mismo. Estas colisiones pueden dividirse en dos grupos:
interacciones con núcleos e interacciones con electrones atómicos. El proceso predominante es la
colisión coulombiana, mediante la cual existe una interacción debido a las fuerzas eléctricas
producidas entre la partícula incidente y los electrones o núcleos del material. Estos procesos producen
las pérdidas de energía y deflexiones del haz incidente, las cuales se traducen como un
ensanchamiento del haz de electrones dentro del material (66).
Interacciones con núcleos
a) Elásticas: El electrón incidente es deflectado pero no se produce radiación, ni se excita al núcleo
blanco. La partícula incidente pierde sólo la fracción de su energía cinética necesaria para
conservar el momento de las dos partículas. Los electrones incidentes tienen alta probabilidad de
experimentar este tipo de interacciones y en general las deflexiones son pequeñas, existiendo
también baja probabilidad de deflexión a ángulos grandes.
b) Inelásticas: Se produce cuando el electrón colisiona por interacción coulombiana con un núcleo.
En estas deflexiones se emite radiación (Bremsstrahlung) y el electrón pierde una cantidad
correspondiente de su energía cinética.
Interacciones con electrones atómicos
a) Elásticas: El electrón incidente puede ser deflectado elásticamente en el campo creado por los
electrones que componen el átomo. La energía y el momento se conservan y la energía transferida
es generalmente menor que el potencial de excitación más bajo del electrón en el átomo, por lo
que la interacción se produce con el átomo como un todo. Dichas colisiones son importantes sólo
cuando los electrones incidentes tienen energías muy pequeñas (menores que 100 eV).
b) Inelásticas: La transferencia de energía en este tipo de colisiones puede traducirse en excitaciones
atómicas o ionizaciones. La probabilidad de que un electrón produzca una ionización está
relacionada con la sección eficaz de ionización Q, la cual depende del tipo de átomo a ionizar, de
la energía del electrón proyectil y de la capa atómica a ionizar. Esta sección eficaz se mide en
unidades de longitud al cuadrado y puede ser visualizada como el área efectiva del átomo blanco
para el proceso de ionización. Para que un electrón pueda ionizar una capa de un átomo, su energía
debe ser mayor que la energía de ionización de dicha capa. Para la capa K, la sección eficaz de
16