4.2.5. Эффекты поглощения

Подобно тому как это имеет место при рассеянии рентгеновских лучей, наличие поглощения приводит к комплексному показателю преломления, а следовательно, к комплексному рассеивающему потенциалу для электронов. В результате поглощения выражение (4.14) преобразуется следующим образом:

Тогда амплитуда атомного упругого рассеяния определяется сверткой с величиной

где является фурье-преобразованием .

Таким образом, вместо заключенного в квадратные скобки выражения в (4.20) получаем

Следует заметить, что учет поглощения при представлении амплитуды атомного рассеяния в комплексной форме существенно отличается от влияния ограниченности приближения однократного рассеяния, поскольку при таком приближении объект остается чисто фазовым и не происходит каких-либо энергетических потерь.

Функция поглощения х(х, у), которую можно рассматривать как проекцию трехмерной функции вводится при любом процессе рассеяния, когда интересующее нас рассеяние не взаимодействует с ним когерентно и его удается выделить экспериментально.

Для отдельных изолированных атомов единственный заметный вклад в поглощение возникает как следствие возбуждения электронов атомов. Электроны падающего пучка, подвергшиеся процессу неупругого рассеяния, включающему в себя такое возбуждение, будут терять энергию порядка эти электроны можно отделить от упруго рассеянных электронов с помощью энергетического анализатора. Следовательно, процесс неупругого рассеяния может привести к необходимости введения в рассмотрение функции поглощения для упругого рассеяния.

В случае рентгеновских лучей основной вклад в поглощение происходит за счет возбуждения электронов внутренних оболочек атомов, и, таким образом, за исключением непосредственной близости длин волн падающего пучка и края полосы поглощения, вклад этот очень незначительно зависит от того, соединены ли атомы в молекулы или образуют жидкость или твердое тело. В случае электронов, однако, в наиболее важных процессах неупругого рассеяния принимают участие наружные электронные оболочки, и энергетические потери лежат в пределах от до Таким образом, коэффициенты поглощения сильно зависят от природы связи или ионизации атомов. Для твердых тел важный вклад в коэффициент поглощения создается за счет рассеяния на плазмонах, за счет

образования возбужденных состояний электронов в кристалле и возбуждения колебаний решетки (фононов).

Далее, в случае рентгеновских лучей на процессы поглощения затрачивается большая часть энергии падающих фотонов, так что они перестают вносить вклад в измеренные интенсивности. Иначе обстоит дело для электронов. Энергетические потери падающих электронов зачастую настолько малы, что их нельзя обнаружить без помощи специальных устройств, поэтому на практике во многих случаях не удается отличить упругое рассеяние от неупругого. Более того, если рассматривается лишь один вид упругого рассеяния, например только правильное брэгговское рассеяние, то другие типы упругого рассеяния так же, как и неупругое рассеяние при измерениях, можно не учитывать; они будут давать свой вклад в эффективный коэффициент поглощения.

Следовательно, коэффициенты поглощения для рассеяния электронов будут сильно зависеть не только от природы межатомного взаимодействия, но также от типа проводимых измерений и от используемой при этом аппаратуры. Поэтому детальное обсуждение коэффициентов поглощения для рассеяния электронов отложим до гл. 12, т. е. до тех пор пока не будет рассмотрено более подробно упругое рассеяние электронов твердыми телами. Здесь же заметим лишь, что мнимая часть комплексного эффективного потенциала в выражении (4.24) обычно меньше действительной части в 5—50 раз; появление комплексности часто можно рассматривать как отклонение от случая чисто упругого рассеяния.