Рентгенівська фотоелектронна спектроскопія - велика російська енциклопедія - електронна версія

РЕНТГЕНІВСЬКА фотоелектронна спектроскопія (РФЕС, електро-трон-ва спік-тро-ско-Пія для хі-ми чого ско-го ана-лі-за, ЕСХА), фі-зіч. ме-тод ка-че-ст-вен-но-го і ко-ли-че-ст-вен-но-го оп-ре-де-ле-ня хі-мич. со-ста-ва по-верх-но-сті твёр-до-го ті-ла, тон-ких плё-нок і по-даху-тий, ос-но-ван-ний на яв-ле-ванні фо-то -еф-ФЕК-та із використанням поль-зо-ва-ні-му рент-ге-нів-ско-го з-лу-че-ня. Ме-тод раз-пра-цю-тан груп-співай швед. учё-них під рук. К. Сиг-ба-на (Но-бе-лев-ська ін. 1981).

У ре-зуль-та-ті про-лу-че-ня по-верх-но-сті ха-рак-те-ри-стіч. рент-ге-нів-ським з-лу-че-ні-ем з енер-ги-їй h ν (h - по-сто-ян-ва План-ка, ν - годину-то-та з-лу-че -ня) ато-ми по-гло-ща-ють фо-то-ни, що яв-ля-ет-ся при-чи-ної фо-то-електро-трон-ної Еміс-сі. Фо-то-електро-тро-ни емі-ти-ру-ють-ся з усіх енер-ге-тич. рів-ній ато-ма, на ко-то-яких енер-гія свя-зи Е св мен-ше h ν. але з раз-ної ве-ро-ят-но-стю, по-це-му лю-ванні в енер-ге-тич. спік-тре фо-то-електро-тро-нів име-ют разл. ін-тен-сів-ність. Ес-ли h ν з-вест-на, а ки-ні-тич. енер-гія фо-то-електро-тро-нів Е кін через ме-ре-на, то по за-ко-ну со-збе-ні-ня енер-гии мож-но оп-ре-де-лити Е св фо-то-електро-тро-на на тому чи іншому енер-ге-тич. рів-ні в ато-ме. Е кін через ме-ря-ють з точ-но-стю 0,1 еВ; пол-ная ши-ри-на на по-ло-ві-ні ви-со-ти спік-траль-них чи-ний фо-то-електро-тро-нів внутр. рів-ній 1-2 еВ.

Через ме-ре-ня енер-ге-тич. спік-тров фо-то-електро-тро-нів в-во-дять з по-мо-гою елек-трон-них спік-тро-мет-рів, осн. уз-ла-ми до то яких яв-ля-ють-ся ва-ку-розум-ва сис-те-ма, уст-рій ст у вво-да про-раз-ца, ис-точ- нік і мо-но-хро-ма-тор рент-ге-нів-ско-го з-лу-че-ня, ана-лі-за-тор енер-гий фо-то-електро-тро-нів і де- тек-тор. У ва-ку-розум-ної сис-те-му місці по-мо-гою на-со-сов (іон-них маг-ні-то-раз-ряд-них, тур-бо-мо-ле-ку ляр-них, диф-фу-зи-он-них та ін.) ство-да-ють над-ви-со-кий ва-ку-розум (10 -7 -10 -8 Па). Іс-точ-ні-кому рент-ге-нів-ско-го з-лу-че-ня зви-но слу-жит двох-анод-ва (Mg і Al) рент-ге-нів-ська труб-ка, ис-поль-зу-ють-ся K α-ли-ванні Mg або Al (h ν со-від-вет-ст-вен-но 1253,6 і 1486,6 еВ). Для воз-бу-ж-де-ня фо-то-електро-трон-них спік-тров ис-поль-зу-ють так-же син-хро-трон-ве через променево-ня. У біль-шин-ст-ве спік-тро-мет-рів при-ме-ня-ють елек-тро-ста-тич. по-лу-сфе-річ. ана-лі-за-то-ри енер-гий, забезпе-пе-чи-ваю щие ви-со-кое спік-траль-ве раз-ре-ху. Де-тек-то-ра-ми слу-жать ва-ку-розум-ні дру-річ-но-електро-трон-ні розум-но-жи-ті-ли ді-нод-но-го ти-па з ко-еф. усі-ле-ня 10 6 -10 7. Через ме-ре-ня і ма-те-ма-тич. об-ра-бот-ку фо-то-електро-трон-них спік-тров в-во-дять з по-мо-гою пер-со-наль-но-го когось пь-ю-ті-ра і спец . програмного забезпечення.

Ме-то-будинок РФЕС ка-че-ст-вен-но і ко-ли-че-ст-вен-но оп-ре-де-ля-ють фор-ми на-хо-ж-де-ня еле мен-тов. При про-ра-зо-ва-ванні хі-мич. свя-зи ме-ж-ду ато-ма-ми про-ис-хо-дить пе-ре-рас-пре-де-ле-ня елек-трон-ної пліт-но-сті в со-від-вет ст-вії з від-но-сит. зна-че-ня-ми їх елек-тро-від-ри-ца-тель але сті. Це при-водить до ха-рак-те-ри-стіч. через ме-ні-нию Е св елек-тро-нів в ато-ме і сдви-гу фо-то-електро-трон-них чи-ний в спек-тре, т. н. хі-мич. сдви-гу. За ве-ли-чи-ні це-го сдви-га мож-но су-дить про хі-мич. ок-ру-же-ванні ато-мов оп-ре-де-ляе-мо-го еле-мен-ту. Ус-та-нов-ле-но, що через ме-ні-ня сте-пе-ні окис-ле-ня еле-мен-ту на оди-ні-цу в ря-ду його со-оди-не- ний з близ-ким ок-ру-же-ні-му при-во-дит до з-ме-ні-нию Е св при-мер-но на 1 еВ. Напр. Е св 2 p 3/2 -елек-тро-нів ва-на-Дія в його ок-сі-дах з-ставши-ля-ет (в еВ): 513,6 в VO, 515,2 в V2 O3. 515,8 в VO2 і 517,2 в V2 O5.

З по-мо-гою РФЕС в-во-дять по-шар-ний ана-ліз, т. Е. Изу-ча-ють рас-пре-де-ле-ня еле-мен-тів по гли-бі-ні тон-ких плё-нок і по-даху-тий. Як і верх-но-ст-ні шари страв-ли-ва-ють з по-сто-ян-ної ско-ро-стю низ-ко-енер-ге-тич. Пуч-ком в.о. районів інертний-но-го га-за (зви-но ар-го-на) в ва-куу-ме і ме-то-будинок РФЕС ус-та-нав-ли-ва-ють рас пре-де-ле-ня-дер-жа-ня еле-мен-тів по гли-бі-ні. Для по-шар-но-го ана-лі-за ис-поль-зу-ють так-же елек-трон-ні спек-тро-мет-ри з уг-ло-вим раз-ре-ше-ні-ем . Вони по-зво-ля-ють ре-ги-ст-ри-ро-вать фо-то-електро-тро-ни, ви-хо-дя-щие з по-верх-но-сті під раз-ни-ми уг-ла-ми і, со-від-вет-ст-вен-но, з раз-них глу-бин.

РФЕС яв-ля-ет-ся осн. ме-то-будинок не-раз-ру-Шаю-ще-го мно-го-еле-мент-но-го ана-лі-за по-верх-но-сті твёр-до-го ті-ла. Оп-ре-де-ля-ють лю-бие еле-мен-ти від 3 Li до 92 U. За по-ло-же-нию чи-ний в спек-тре-во-дять іден-ти-фі ка-цію еле-мен-тів, по ін-тен-сів-но-сті чи-ний оп-ре-де-ля-ють-дер-жа-ня, по хи-мич. сдви-гу ус-та-нав-ли-ва-ють фор-ми на-хо-ж-де-ня еле-мен-тов. Гли-бі-на від-бо-ра ана-лі-тич. ін-фор-ма-ції рав-на 3-5 нм. Для РФЕС ниж-ня гра-ні-ца оп-ре-де-ляе-мих со-дер-жа-ний со-ставши-ля-ет 0,01-0,1 ат.% (В аб-со-лют -них оди-ні-цах - 1-10 нг, або 0,01-0,05 мо-но-шару). От-но-сит. стан-дарт-ве від-кло-ні-ня, як пра-ви-ло, що не пре-вишу-ет 0,1. Ме-то-будинок РФЕС ис-сле-ду-ють по-верх-но-сті НЕ-ор-га-нич. і ор-га-нич. ма-те-ріа-лов: ме-тал-лов, спла-вів, по-лу-про-вод-ні-ков, ке-ра-мі-ки, по-лі-ме-рів. РФЕС ус-піш-но при-ме-ня-ють для ре-ше-ня ак-ту-аль-них за-дач ма-те-ріа-ло-ве-де-ня, мік-ро- і на- но-електро-тро-ні-ки, ге-ті-ро-ген-но-го ка-та-лі-за, для кон-тро-ля ка-че-ст-ва ма-те-ріа-лов ви -з-ких тех-но-ло-гий.

Схожі статті