cathodoluminescence, 阴极发光, 阴极发光探测器 • 1 min reading time

相干和非相干阴极发光有何区别?

阴极发光过程可分为两类:相干阴极发光和非相干阴极发光。这两种之间有什么区呢别?在这篇文章中,我们将概述各种类型的阴极发光,并解释阴极发光成像的目的,最后定义相干和非相干阴极发光。

日常生活中到处都有物质自发发出的光,这种发光不是由热引起的,而可能是由化学反应、电能、亚原子运动或晶体上的应力引起的。发光有以下类型:

  • 化学发光(由于化学反应而发光)
  • 生物发光(在生物体内发生的生化反应的结果)
  • 光致发光(材料吸收光子的结果)
  • 电致发光(由流过材料的电流激发)

阴极发光是由“自由”电子(或仅仅是通过空间传播的电子)引起的一种特殊形式的发光。

为什么阴极发光如此有趣,我们又为何要观察它?

阴极发光是对物质或生物体内发生活动的一种可见度量。当使用常规方法(例如光学显微镜)观察材料时,不可能获得与电子显微镜相同的空间分辨率。阴极发光是查看具有很高空间分辨率的光的绝佳工具。

非相干阴极发光

当材料被电子束激发时会发射出非相干阴极发光,此时初级电子减速并向材料中沉积能量。非相干阴极发光的一个重要特性是,所发射的光子与入射的激发电子之间没有固定的相位关系。这种阴极发光是自发的,与激发没有相位相关,当介质均匀时,它将是无极化的。例如,在地质材料中,可能会出现几个缺陷,其中一些具有明显的阴极发光特征。这些材料的阴极发光发射可以分为外部阴极发光和固有阴极发光(请参阅我们最近的博客文章中的更多内容)。

相干阴极发光

每当电子的传播路径中的折射率存在差异时,就会产生相干阴极发光。如果材料处于真空中,则材料与真空之间的界面将允许产生相干阴极发光。例如,如果高能束激发了金晶体,它将使界面处的材料极化,因此会产生振荡电荷。测量相干阴极发光本质上意味着探测光学状态的局部密度,因此,阴极发光可用于研究纳米级的光学现象。

相干阴极发光具有两种辐射源:过渡辐射和表面等离子体激元极化子。与非相干阴极发光不同,发射的光子与入射电子具有固定的相位关系。另外,发射的光总是偏振的。相干阴极发光始终存在,但由于它是低概率事件,因此会被非相干阴极发光遮盖。例如,它存在于诸如直接带隙半导体、磷光体和陶瓷之类的材料中,但由于较高的非相干阴极发光发射概率而被掩盖。另一方面,在金属和间接带隙半导体中,非相干阴极发光被非辐射通道抑制,因此,相干阴极发光辐射占主导。

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要了解如何观察到相干和非相干阴极发光以及如何在哪种材料中观察,请观看我们关于阴极发光流程的网络研讨会:

Cathodoluminescence fundamentals- CL processes

 

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