Электрон-фотонная спектроскопия

Электрон-фотонная спектроскопия 166 Электронный квантовый предел 43 [c.283]

Для химического анализа поверхностных слоев твердых тел в последние годы нашел применение метод электронной Оже-спектроскопии (ЭОС) [22, 116], основанный на использовании электронов, фотонов (Х-лучей) или ионов для возбуждения атомов и удаления электронов с более низких энергетических уровней. Этим методом можно исследовать чистоту исходной поверхности, сегрегацию (скопление, обособление) элементов по границам зерен, поверхностную диффузию, процессы коррозии, спекания, а также различные химические взаимодействия и характер химических связей в веществах. Локальность метода достигает 50 нм глубина выхода Оже-электронов из образца — 0,5— 3 нм. Метод можно применять совместно с методом РЭМ. [c.72]

Таким образом, несмотря на обилие разнообразных элементарных частиц, только некоторые из них играют очевидную роль в строении нормального вещества. Нейтроны и протоны вступают в связь между собой с образованием заряженных ядер. Вокруг ядра движется электронное облако, и все это вместе составляет атом. Атомы соединяются в молекулы. Большие совокупности молекул образуют макроскопические тела газы, жидкости, кристаллы... Ускоряемые электроны излучают или поглощают фотоны. Средством исследования переходов между стационарными атомными состояниями является спектроскопия, [c.425]

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]

Известны также нерезонансные спектроскопические методы, котором обычно соответствуют менее интенсивные спектры. Наиболее часто применяют спектроскопию комбинационного рассеяния (КР), основанную на различии частоты падающего и рассеянного образцом излучения. Фотон теряет энергию в результате поглощения ее молекулами вещества, чему обычно соответствует их колебательное возбуждение, хотя возможно также вращательное или электронное возбуждение. Иногда испускаемый фотон имеет более высокую энергию, чем падающий, если молекулы образца находятся в колебательно-возбужденном состоянии. Однако для матрично-изолированных частиц это не характерно. [c.91]

Экспериментальные методы, дающие информацию о поверхностных явлениях на атомном уровне, разнообразны. Это автоэмиссионная микроскопия (см. Ионный проектор), дифракция электронов, инфракрасная спектроскопия, ионная спектроскопия, комбинационное рассеяние света, оже-спектроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, термодесорбц. спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, электронная микроскопия, электрон-фотонная спектроскопия, ал-липсометрия и др. Эти методы позволяют решать мн. практически важные задачи в области электроники, роста кристаллов, вакуумной техники, катализа, повышения прочности материалов и их обработки, борьбы с коррозией и трением и т. д. Т. к. роль П. особенно велика для частиц малых размеров и тонких плёнок, то исследование поверхностных явлений приобрело особо важное значение для развития микроэлектроники. [c.655]

УФС - ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия УФС УР - ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением ЭА-центры - электроноакцепторные центры ЭД-центры - электронодонорные центры ЭОС - электронная оже-спектроскопия ЭПР - электронный парамагнитный резонанс ЭФС - электрон-фотонная спектроскопия ЯМР - ядерный магнитный резонанс [c.5]

Наиболее информативным для изучения энергетического спектра незаполненных электронных состояний приповерхностной области твердого тела является метод обратной фотоэлектронной спектроскопии (точнее назвать эту методику электрон-фотонной спектроскопией — ЭФС). Поверхность кристалла облучают электронами низких энергий (десятки эВ), а регистрируют испускаемые с поверхности фотоны. По существу это разновидность тормозного излучения, которое наблюдалось еще в 30-х годах Лукирским. Физические процессы, протекающие в приповерхностном слое при этом те же, что и в случае УФС, но только идут они в обратном порядке сначала электроны, обладающие кинетической энергией Е, попадают из вакуума на высоколежащие энергетические уровни кристалла Е , затем происходит захват электронов на расположенные ниже свободные уровни Е. В акте захвата испускается фотон, энергия которого определяется соотношением (5.17). Заметим, что незаполненные электронные состояния характеризуются отрицательными значениями Е, так как их энергетические уровни расположены выше уровня Ферми. [c.166]

Аналогом метода УФС УР является метод электрон-фотонной спектроскопии с уг,ювым разрешением (ЭФС УР). В этой методике на поверхность кристалла направляют под разными углами параллельный пучок электронов и, анализируя спектр испускаемых фотонов, получают дисперсионное соотношение Е кр) для незаполненных электронных состояний. [c.167]

Явление И.-ф. в. лежит в основе метода иопио-фотонной спектроскопии для диагностики поверхности. Анализ спектров излучения позволяет определить пе только злементиый состав поверхности, но и её электронную структуру и характер взаимодействия поверхностных атомов, а также дает уникальные сведения о динамике электронных иереходов в приповерхностной области материала в условиях облучения его ишн1ым пучком (в процессе радиац. повреждения). [c.201]

Оже-спектроскопия. Для анализа самых верхнж слоев кристалла большое распространение получила электронная оже-спектроскопия (-9(90, в которой возбуждение электронов на внутренних оболочках атомов обычно осуществляется пучком быстрых электронов, рентгеновских фотонов или ионов. В ее основе лежит открытый в 1925 г. французским ученым Оже эффект рождения вторичных электронов в результате электронных переходов между внутренними оболочками атомов. Как видно из рис.4.12,д, под воздействием внешней ионизации на внутренней оболочке (К — на рис.4.12,а) образуется вакансия. Она может быть заполнена электроном, находящимся на более высоком энергетическом уровне, например, на уровне Е. Выделившаяся при этом переходе энергия затрачивается либо на испускание кванта характеристического рентгеновского излучения Лу (рентгеновская флуоресценция) — переход 1 на рис.4.12,6, либо может быть передана другому внутреннему электрону. Например, при переходе Е -К — электрону на уровне Е (переход 2), что сопровождается эмиссией его в вакуум (оже-процесс). Рентгеновский спектр и энергетическое распределение эмитированных оже-электронов (оже-спектр) несут информацию о природе практически всех атомов периодической таблицы. Интенсивность эмитированных оже-электронов для легких атомов превышает выход флуоресценции. При переходе к более тяжелым атомам это соотношение меняется на обратное. Например, для К-оболочки элементов с атомным номером Z > 33 (мышьяк) выход флуоресценции преобладает над оже-процессами. [c.138]

ОЖЁ-СПЕКТРОСКОНЙЯ, раздел электронной спектроскопии, методы к-рого основаны на измерении энергии и интенсивности токов оже-элек-тронов, эмиттированных из атомов, молекул и ТВ. тел при оже-эффекте. Энергия оже-электронов определяется природой испускающих пх атомов и их хим. окружением, что позволяет определять атомы в соединениях и получать информацию об их хим. состоянии. О.-с. применяют как для фундам. исследований, так и для элементного анализа. В зависимости от способа воЗ буждения атомов — электронным, фотонным, ионным пучками — различают электронную, фотоэлектронную и ионную О.-с. (соотв. ЭОС, ФОС и ИОС). [c.483]

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]

Во-первых, энергия МР-фотонов совпадает с энергией колебаний внутренних атомных электронов, благодаря чему рентгеновская спектроскопия наряду с оптической представляет собой важный метод изучения строения вещества. Характеристические линии элементов с зарядом ядра 2 < 12, в том числе таких практически валсных, как магний, натр.ий, фтор, кислород, азот, углерод, лежат в МР-диапазоне. Наблюдение этих линий, возбуждаемых пучком электронов или фотонов, лежит в основе современных чувствительных и универсалгшых методов элементного и химического анализа твердых тел и поверхностей, которые широко применяются как в научных исследованиях, так и в промышленности. [c.3]

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]

В силу упомянутых выше трудностей количественного анализа и относительной деструктивности методы десорбционной спектроскопии ограниченно применимы для анализа поверхности. В результате воздействия ионной бомбардировки, тепла, облучения фотонами или электронами поверхность теряет свои первоначальные свойства. Однако именно в десорбционной ( пектроскопии достигается рекордная чувствительность к примесям поверхностной и адсорбционной фазы (до 10 монослоя). Она позволяет обнаруживать и анализировать примеси на образцах, считающихся "чистыми" по стандартам ЭОС и РФЭС. Подкупает также возможность локальных и кинетических исследований. [c.148]

Несмотря на большой диапазон применяемых частот и разнообразие изучаемых явлений, некоторые характерные особенности радиоспектроскопии, имеющие важные следствия для теории, выделяют ее как единое целое. Необходимое электромагнитное излучение может создаваться с помощью электронных генераторов, работающих на определенных частотах, которые могут быть измерены с высокой точностью. В противо-подожность инфракрасной, оптической и 7"Спектроскопии, неточность Аг частоты излучения будет, как правило, меньше ширины уровней АЕ 1к (в единицах частоты), между которыми индуцируется переход. Вследствие малости энергии ку каждого фотона и узости частотного интервала Дг, в котором они излучаются, для создания астрономически большого числа фотонов (скажем, 10 ) на единицу частотного интервала достаточны очень малые мощности. Из квантовой теории излучения хорошо известно, что в присутствии такого большого числа фотонов индуцированные излучение и поглощение значительно преобладают над спонтанным излучением, которое в радиоспектроскопии оказывается пренебрежимо малым. Индуцированное излучение или поглощение (в противоположность спонтанному излучению) не требует квантовомеха-нического описания, что значительно упрощает рассмотрение. [c.13]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...