Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Наиболее точный метод измерения энергии связи электронов во внутренних оболочках атомов (погрешность 0,1 эВ) основан на рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии газообразных веществ. Кроме того, искомые энергии определяют методами фотопоглощения, рентгеновской эмиссии, оже-спектроскопии и т. д. 19]. [c.420]

Рентгеновская фотоэлектронная эмиссия (РФЭ) возникает под действием рентгеновского излучения и связана с переходом фотоэлектронов с глубоких атомных уровней в вакуум. Характерной особенностью фотоэлектронных спектров РФЭ является наличие узких линий, соответствующих фотоэлектронам, которые вышли из тела без рассеяния энергии (табл. 25.18 и рис. 25.28— 25.30). При использовании длинноволнового рентгеновского излучения (/iv=l кэВ) энергия эмитированных электронов составляет несколько сот электрон-вольт. Длина свободного пробега таких электронов равна 0,5— 2 нм (рис. 25.27), так что линейчатая часть спектров РФЭ отражает свойства приповерхностного слоя толщиной до пяти монослоев. Эта особенность спектров РФЭ позволяет использовать их для анализа состава поверхности в рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФС). Энергии для химических элементов в соединениях различаются на несколько электрон-вольт. Так, для углерода энергия фотоэлектронной 1 s-линии меняется от 281 (Hf , Ti ) до 292 эВ (СОг)-Этот эффект, обычно называемый химическим сдвигом, дает возможность получать с помощью РФС информацию не только о оставе поверхности, но и о химических [c.579]

Для испытания материалов на локальные виды коррозии существует две основные группы методов исследования - химические и электрохимические. В отдельную подгруппу можно выделить физические методы исследования поверхности металла, применяемые обычно в сочетании с химическими или электрохимическими (оптическая и растровая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ, Оже-электронная и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и др.). [c.143]

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 153 Рентгеновское излучение, создаваемое протонами 154 Рентгеноспектральный микроанализ 145 [c.350]

Оже- и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия [c.27]

Этого недостатка лишен метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии [272], в котором поверхность образца подвергается действию рентгеновского излучения, вызывающего эмиссию электронов внутренних оболочек. Кинетическая энергия электронов равна разности энергии падающего фотона и энергии связи. Следовательно, по энергиям эмиттированных электронов можно судить о типе имеющихся в поверхностном слое атомов и об их валентном состоянии. Пики на зависимости числа электронов от их кинетической энергии позволяют определить концентрации соответствующих элементов. Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволяет определять все элементы с атомным номером больше двух, т.е. кроме водорода и гелия. [c.32]

На второй стадии часть электронов из-за неупругого рассеяния теряет энергию. Поэтому информацию об энергетическом спектре электронных состояний несут только те электроны, которые достигли поверхности без соударений с решеткой. На рис.5.7 показан характер универсальной для различных твердых тел зависимости средней длины свободного пробега электрона /о от его энергии. Видно, что в области энергий Е= 10-100 эВ /о < 1 нм, и, следовательно, энергетическое распределение эмитированных электронов отображает электронную структуру только приповерхностного слоя кристалла. Энергии квантов /ту г 10—100 эВ соответствуют ультрафиолетовому диапазону, поэтому соответствующий вариант методики называют ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопией УФС), в отличие от рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. [c.165]

Образование карбидов, нитридов, окислов, гидридов, так же как образование галогенидов, было объяснено переходом валентных электронов от металла в незаполненную оболочку атомов углерода, азота, кислорода и галогенов [ПО]. Такой переход подтвержден рентгеновскими [122], рентгеноспектральными 124] исследованиями, а также новым методом фотоэлектронной спектроскопии [125], установившими в бор идах, карбидах, нитридах и окислах отрицательный заряд на атомах бора, углерода, азота и кислорода и положительный — на металлических атомах (Ме Х ). [c.93]

Рентгеновское излучение обладает более высокой проникающей способностью, чем электроны, однако в диапазоне энергий, который используется в методе фотоэлектронной спектроскопии (несколько КэВ), разрешение по глубине, определяемое длиной свободного пробега электронов, примерно такое же, как в методе Оже спектроскопии, и составляет обычно 1-3 нм. [c.32]

Применение фотоэлектронной спектроскопии осложняется также потерей кинетической энергии выбиваемого электрона при его взаимодействии с матрицей. Поэтому только поверхностные слои матрицы доступны исследованию этим методом, причем, вероятно, более перспективно использование рентгеновского излучения, так как электроны высоких энергий поглощаются в меньшей степени. [c.92]

В [35] однородные метаста-О—N фазы, полученные методом магнетронного осаждения при использовании А1-мишени и Аг—Oj—N2 смеси газов при t = 190 °С и различных давлениях О2 и N2 газов, исследовались методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и электронной спектроскопии с угловым разрешением. Обнаружено формирование богатых кислородом нано-кристаллических А1—О—N фаз с кубической (типа 7-AI2O3) структурой богатые азотом фазы имеют вюртцитоподобную гексагональную структуру. При 0/N 1,5 получаемые фазы аморфны. [c.8]

Известно, что высокая коррозионная стойкость в различных средах достигается благодаря тому, что металл переходит в пассивное состояние. Это касается и аморфных, и кристаллических сплавов, содержащих хром, в частности нержавеющих сталей. В чистых кислотах, не содержащих таких сильноокисляющих ионов, как хло-рид-ионы, -например в водных растворах серной кислоты, катодная поляризация приводит к тому, что нержавеющая сталь переходит в пассивное состояние. На рис. 9.13 представлены результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФС) чистого кристаллического железа и двойных сплавов Fe — Сг, пассивированных в [c.258]

Структура низкоразмерных объектов не может быть определена только на основе метода рентгеновской дифракции. Известно, что наноструктурные многокомпонентные пленки имеют очень широкие дифракционные максимумы низкой интенсивности, что обычно объясняется аморфным состоянием вещества, хотя кристаллическая природа наноструктурных пленок может быть подтверждена другими методами. Поэтому для характеристики низкоразмерных объектов рекомендуется использование комбинированного подхода с применением различных методов, таких как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, Рамановская спектроскопия, расширенные измерения поглощения рентгеновских лучей тонкой структурой (EXAFS), электронная микроскопия высокого разрешения и спектроскопия энергетических потерь электронов. [c.480]

ИКП — инфракрасное поглощение КРС — комбинационное рассеяние света ЭМ — эллип-сометрия (так же, как и КРС, видимого света) РФС — рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия ФД — фотодесорбция. Отметим, что фотоны минимально возмущают поверхность и не заряжают ее. Основные трудности связаны с получением интенсивных пучков в нужном спектральном интервале здесь оказались полезны лазеры — монохроматические источники большой интенсивности. Кроме того, как правило, малы сечения реакций взаимодействия фотонов с поверхностью, однако совершенствование измерительной аппаратуры позволяет добиваться достаточной чувствительности. [c.153]

Под действием рентгеновского излучения возникает эмиссия электронов внутренних оболочек (фотоэффект). Кинетическая энергия этих электронов равна разнице между энергией падающего фотона и энергией связи. Они, следовательно, характеризуют атомы и их валентное состояние. С помощью спектрометра определяется зависимость числа электронов от их кинетической энергии. Такой метод получил название рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФС) или ЭСХА, поскольку в основном он применяется для химической идентификации поверхностных компонентов и позволяет определять все элементы с. 2>2. В этом отношении он весьма близок к ОЭС высокого разрешения, отличаясь лишь тем, что вместо электронов поверхность облучают рентгеновскими фотонами. Рентгеновское излучение обладает более высокой проникающей способностью, однако в диапазоне энергий, которым пользуется метод ЭСХА (несколько килоэлектронвольт), разрешение по глубине, определяемое длиной свободного пробега, электрона примерно такое же, как в ОЭС, и составляет [c.153]

В работе [143] изучали состав пассивных пленок методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии на сплавах Fe—Сг (9,7 12,5 14,7 20,4 50 и 79,7 ат. % Сг). Пленки получали выдержкой при потенциалах 100 и 500 мВ н.к. э.) в 1 М. H2SO4, насыщенной азотом. При потенциале— 500 мВ на сплавах 9,7 12,5 50% Сг поверхностный слой соответствовал составу сплава. Пленки, образованные при 100 и 500 мВ, были обогащены хромом, причем состав слоя металла, следующего за пассивной пленкой, соответствовал составу объемного сплава (рис. 51). Это свидетельствует о том, что обогащение хромом происходит вследствие преимущественного растворения железа. [c.149]

Исследование структуры малых частиц можно проводить многими методами, применяемыми при изучении поверхности твердого тела (см. [103]). Однако наиболее распространены методы электронной Оже-спектроскопии (ЭОС) [1041 и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) [105[. По существу оба этих метода основаны на выбивании электрона из К- L- или М-оболочки атома налетающим быстрым электроном либо рентгеновским у-квантом. Образующаяся вакансия немедленно заполняется электроном с более высокого энергетическо1 о уровня. При этом атом остается в возбужденном состоянии, энергия которого может освободиться двумя путями испусканием характеристического рентгеновского излуче- [c.27]

Ширину валентной зоны кластеров 1г, Rh, Pt и Pd измеряли с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и нашли, что во всех с.1Еучаях она достигает значения ширины зоны массивного металла у кластеров диаметром 15 А, содержащих около 400 атомов [109]. Как отметили авторы этой работы, полученные ими экспериментальные результаты противоречат предсказаниям методом Ха, но удовлетворительно согласуются с расчетами методом ЕН. [c.256]

С помощью метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии была выполнена серия работ по изучению зернограиичной сегрегации примесей при охрупчивании хромоникелевых [36, 37], молибденовых и ванадиевых [275] сталей. Однако наиболее эффективным его использование оказалось в том случае [64], когда удалось добиться совмещения методов фотоэлектронной и сканирующей Оже-спектроскопии и провести исследование обоими методами в одной и той же рабочей камере в условиях сверхвысокого вакуума, когда поверхность излома в течение весьма длительного времени Ю ч) практически не загрязняется остаточными газами. [c.33]

Для установления механизма ослабления межзеренного сцепления (см. гл. Ill) значительный интерес представляет информация о состоянии химических связей атомов примесей, обогащающих границы зерен. Актуальность этого вопроса обусловлена и тем, что учет состояния адсорбированных на границах атомов необходим при разработке термодинамических методов описанйя зернограничной сегрегации. Требуемая информация может быть получена методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Однако экспериментальных данных такого рода очень немного, что обусловлено сложностью и неоднозначностью интерпретации фотоэлектронных спектров. [c.44]

Перейдем теперь к анализу модели "совместной сегрегации" Гуттмана [33, 34, 47], в которой основное внимание уделено химическому взаимодействию фосфора и его аналогов с легирующими элементами, способному усиливать адсорбцию охрупчивающих примесей на границах зерен. Отметим, что в отличие от гипотезы конкуренции (получившей прямые экспериментальные подтверждения для твердых растворов Ре — Р - С), работоспособность которой для сталей в настоящее время менее очевидна, гипотеза совместной сегрегации (например, N1 с Р или 8Ь, 5п) целиком базируется на экспериментальных данных, полученных для сталей. Как показывают результаты прямых измерений [15, 124, 129], в твердых растворах (например, Ре — N1 — Р и Ре — Сг — Р) нет явных признаков "совместных" взаимоусиливаю-щих сегрегаций легирующих элементов и фосфора. Это позволяет предполагать, что повышение концентрации легирующих элементов на границах зерен сталей при развитии отпускной хрупкости может быть связано Не только с взаимодействием с ними фосфора и его аналогов, но и с процессами карбидообразования. Что касается карбидообразующих элементов, например хрома, то по данным о химических связях Ср С на границах (полученным методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии [63]), и о широкой см) области, обогащенной хромом у границ зерен хромистых сталей (Оже-спектроскопия с послойным стравливанием), следует, что хром на границах присутствует не в в виде равновесных сегрегаций, а, по-видимому, полностью связан в карбиды, Некарбидообразующий элемент N1, как показано в [48, 51], сегрегирует у границ зерен в широкой зоне 15 нм, т.е. сегрегация также является неравновесной, что может быть обусловлено вытеснением N1 из растущих на границах карбидов [120], [c.74]

Изучение химнческого состава хемосорбционных слоев на поверхности металла может быть осуществлено методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Этим методом были изучены, в частности, адсорбция и механизм действия неорганических ингибиторов на магнии, алюминии и железе [61]. [c.50]

Для таких материалов очень важным является процесс микрофазо-вого расслоения, связанный с существенно различной поверхностной энергией кремнийорганических цепочек (21 дин/см) и изоциануратных узлов (35 дин/см). Процесс микрофазового расслоения был подтвержден методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, электронной микроскопии и динамического механического анализа. [c.286]

Рекомбинационно-стимулированная диффузия 273 Релаксационная спектроскопия глубоких уровней (РСГУ) 97 Релаксация поверхности 149, 153, 172 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 135-137 [c.282]

В обсуждение включено детальное сравнение четырех методик, имеющих наибольшее значение для проблем контроля полупроводников. Это электронная Оже-спектроскопия (ЭОС), обратное резерфордовское рассеяние (ОРР), вторичная ионная масс-спектрометрия (ВИМС) и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФС). [c.183]

В настоящей главе приводятся результаты расчетов плотности состояния электронов, основанные главным образом на моделях структуры аморфных твердых тел (см. 6.2.1). Далее (6.2.2 и 6.2.3) обсуждаются наиболее типичные экспериментальные результаты, полученные методами рентгеновской и ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии (РФС и УФС), позволяющими непосредственно наблюдать уровни энергии электронов, а также результаты анализа спектров испускания мягкого рентгеновского излучения (МРС). Кроме того, рассмотрены результаты экспериментов по комптоновскому рассеянию для определен1Ия волновых фунвдий элек1 ронов, находящихся в различ1ных электронных состояниях (см. 6.3.1) и результаты некоторых экспериментов по аннигиляции позитронов (см. 6.3.2). [c.178]

Оже-спектроскоЬия — одна из модификаций метода фотоэлектронной спектроскопии. Используется эффект перехода электрона с внешней орбиты на /С-орбиту при выбивании электрона с последней с помощью рентгеновского ли гамма-излучения. Возникающие при этом характерные пики на спектрограммах связаны с атомным номером бомбардируемого атома (Зигбан К., Электронная спектроскопия, изд-во Мир , 1.971).— Прим. перев. [c.57]

Свойства активного слоя не столь хорошо изучены по сравнению со свойствами основного материала. Это объясняется тем, что для исследования его свойств требуется применение специальных инструментов и методик вследствие его малой толш и-ны и значительного изменения свойств по толщине. Обычно для исследования структуры и химического состава активного слоя применяются методы электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, фотоэлектронной спектроскопии, дифракция рентгеновских лучей и др. Метод нано-индентирования в сочетании с решением соответствующих контактных задач также [c.313]

Анализ малых областей поверхности методом фотоэлектронной спек троскопии зутруднен, поскольку рентгеновское излучение трудно сфокусировать и облучению подвергается большой участок поверхности с линейным размером от 2 до 10 мм. Поэтому этим методом трудно определить пространственное распределение элементов на анализируемой поверхности, В отношении же исследования состояния химических связей метод фотоэлектронной спектроскопий значительно точнее Оже-спектро- [c.32]

Использование методов Оже-электронной, рентгеновской фотоэлектронной и ионной спектроскопии, внутреннего трения, микрорентгено-спектрального анализа параллельных направлению электронного пучка границ зерен и других методов позволило получить количественные данные о параметрах зернограничной сегрегации примесей, в том числе концентрации их на границах зерен, глубине обогащенной зоны, концентрационном профиле и кинетике обогащения, энергии связи примесей с границами зерен. [c.39]

Другой нерезонансный метод, все более широко применяемый в спектроскопии, основан на фотоионизации молекулы при стожнове-нии с фотоном, имеющим достаточную энергию. Получаемый при этом спектр избыточной кинетической энергии электронов отражает значения потенциалов ионизации данной молекулы. Разработаны два основных варианта метода фотоэлектронной спектроскопии с использованием рентгеновского излучения с энергией выше 1000 эВ ( 107 см 1) и УФ-излучения с энергией 10-40 эВ [(8-32)Л04 см 1]. Рентгеновские лучи выбивают электроны с внутренних орбиталей атомов и поэтому дают информацию о валентном состоянии данного атома, в то время как УФ-излучением выбиваются электроны только с молекулярных орбиталей внешней оболочки, которые характеризуют молекулу в целом (а не входящие в нее атомы). [c.91]

В качестве источников рентгеновского излучения обычно используют трубки с алюминиевым или магниевым анодами линии А (А1 и Mg) с энергией , = 1486,6 эВ и 1253 эВ, соответственно. Падающие на образец фотоны вызывают переходы связанных на внутренних К, I, М оболочках электронов в зону проводимости полупроводника (переход 1 на рис.4.12,а), выше уровня Ферми металла или фотоэмиссию, электронов в вакуум (переход 2 на рис.4.12,а). Этим переходам соответствуют характеристические спектры поглощения (рентгеновская абсорбционная спектроскопия). В РФЭС исследуются переходы второго типа — измеряется распределение эмит-тированных фотоэлектронов по кинетическим энергиям Екин- [c.136]

СИ-спектроскопия в настоящее время включает в себя спектральные области от инфракрасной до рентгеновской в завиоимости от объекта исследования — атомную, молекулярную и спектроскопию твердого тела в зависимости от объекта регистрации — фотонную, электронную, ионную. При регистрации взаимодействия падающего пучка фотонов измеряются поглощение, отражение (т. е. в итоге оптические константы) й рассеяние. При регистрации результатов взаимодействия излучения с веществом измеряются спектры действия СИ — это спектры возбуждения люминесценции (фосфоресценции и флуоресценции), термолюминесценции и др. Во всех этих методах регистрируются фотоны. При регистрации фотоэлектронов, созданных СИ при облучении вещества, существует целый ряд методов ФЭС — фотоэлектронная спектроскопия, РЭС — рентгеновская электронная спектроскопия и др. При этом регистрируется, распределение фотоэлектронов по энергиям и углам. Широко применяются методы электронной спектроскопии с возбуждением СИ, в частности ЭСХА (электронная спектроскопия для химического анализа) и др. Для анализа результатов фотохимического взаимодействий СИ с веществом применяются также маос-апекрометрические методы. [c.249]

В этом разделе будут обсуждаться методы рентгеновской фотоэлектронной (РФС) и электронной Оже-спектроскопии (ЭОС). Такие эксперименты выполняются в системах сверхвысокого вакуума при облучении образца рентгеновским или электронным пучками. Возбужденные вследствие одно электронных процессов (метод РФС) и многоэлектронных Оже-про-цессов электроны эмиттируются с поверхности образца и анализируются по энергиям. Измеренные распределения электронов по энергиям затем используются для идентификации состава образца. Кроме того, энергетические распределения чувствительны к электрическому потенциалу вблизи каждого атома, и поэтому с помощью рассматриваемых методов можно измерять и изменения в химических связях. Оба метода связаны с процессами, происходящими вблизи поверхности, и обладают естественным разрешением по глубине от 5 до 30 А в зависимости от энергии наблюдаемых переходов. Для исследования элементного состава по глубине образца методы РФС и ЭОС следует дополнить распылением или другими методами удаления слоев (химическое травление и т. п.). Поскольку в большинстве приложений используется распьшение, то в дальнейшем будет обсуждаться метод исследований элементного состава с помощью распыления. [c.191]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...