1 Spektroskopiya turlari

3. Burger spektroskopiyasi

Eger spektroskopiyasi - elektron spektroskopiya sohasi bo'lib, u Euger elektron oqimlarining energiyasini va intensivligini o'lchashga, shuningdek atomlar, molekulalar va qattiq moddalar chiqaradigan Auger elektronlari spektrlarining chiziq shaklini tahlil qilishga asoslangan. Burger effekti. Auger elektronlarining energiyasi atrofdagi bilan ajralib chiqadigan atomlarning tabiati bilan belgilanadi, bu esa Auger elektronlari energiyasining ozgina o'zgarishiga olib keladi. Shuning uchun Auger spektrlaridan foydalanib, qattiq jismlarning sirtga yaqin qatlamlarining elementar tarkibini aniqlash, atomlararo o'zaro ta'sirlar to'g'risida ma'lumot olish va gazning kimyoviy tahlilini o'tkazish mumkin.

Gazlarning burger spektroskopiyasi, shuningdek, Euger effekti mexanizmini, er-xotin ionlangan atomlarning tuproqli va qo'zg'algan holatlarini, atomning boshlang'ich qo'zg'alishi jarayoni bilan bog'liq bo'lgan turli effektlarni o'rganish uchun ishlatiladi. Elementar kompozitsiyani tahlil qilish Auger spektrlarini jadval ma'lumotlari bilan taqqoslash orqali amalga oshiriladi. Auger elektronlarining energetik spektrida tepalikning joylashishi atomlarning kimyoviy tabiati, uning amplitudasi - ularning

kontsentratsiyasi to'g'risida ma'lumot beradi. Atomning atrof-muhit bilan o'zaro ta'siri Auger cho'qqilari va ularning energiya siljishlari shaklida namoyon bo'ladi.

4. Amalga oshirish usuli

4.1 Elektronlarni ro'yxatdan o'tkazish

Agar bu effekt 1925 yilda kashf etilgan bo'lsa, unda xulq-atvorni o'rganish uchun ishlatilgan birinchi qurilmalar faqat XX asrning 60-yillarida paydo bo'lgan. Bunday uzoq vaqt kechikishni tushuntirish uchun biz qattiq jismni tezlatgichlar bilan bombardimon qilishda hosil bo'ladigan ikkilamchi elektronlarning spektri nima ekanligini aniqlashimiz kerak.

Ma'lum bo'lishicha, Auger elektronlari joylashgan energiya diapazonida uzluksiz spektrni tashkil etadigan ko'p miqdordagi noelastik tarqoq birlamchi elektronlar mavjud bo'lib, bu fonda Auger elektronlarini ajratish kerak. Elastik bo'lmagan holda tarqalgan elektronlarning oqimi Auger elektronlarining oqimidan bir necha daraja kattaroqdir; shuning uchun foydali signalni yuqori fon darajasida ajratishning odatiy echilmaydigan muammosi paydo bo'ladi. Ushbu muammoni birinchi bo'lib 1962 yilda L.A. Xarris, shundan so'ng Auger elektron spektroskopiyasining jadal rivojlanishi davri boshlandi.
Ushbu muammoning qanday hal qilinganligini tushunish uchun rasmga murojaat qilaylik. 2, a, bu ikkilamchi elektronlarning energiya spektrining qismini (N - elektronlar soni, E - ularning energiyasi) ko'rsatib, unga E 1 energiyali Auger elektronlari ham tushadi.
Shakldan ko'rinib turibdiki. 2a, Auger elektronlari juda past intensivlikdagi bir qutbli cho'qqini hosil qiladi, bu esa elastik bo'lmagan holda tarqalgan elektronlarning katta fon oqimiga joylashtirilgan, ikkinchisi esa energiyaga nisbatan kuchsizroq bog'liq.
Xarris N (E) spektrini farqlashni, ya'ni uni aylantirishni taklif qildi, natijada fon deyarli yo'qoladi va zaif qo'ng'iroq shaklidagi Auger signali o'rniga A amplituda kuchli bipolyar tepalik paydo bo'ladi (rasm) 2, b),

osongina ro'yxatdan o'tishi mumkin. Bunday holda, differentsiatsiya to'g'ridan-to'g'ri spektrni qayd etish jarayonida elektr usullari bilan amalga oshiriladi

Rasm 2. Ikkilamchi elektronlarning energiya spektrining bo'limi: a - differentsiatsiyadan oldin, N (E), b - differentsiatsiyadan so'ng,
4.2 Auger elektronlari uchun energiya analizatorlari

Auger spektroskopiyasida atomlar elektron, foton (rentgen) va ion nurlari bilan qo'zg'aladi, mos ravishda elektron (EOS), rentgen (ROS) va ion (IOS) Auger spektroskopiyasi farqlanadi. Auger spektrlarini ro'yxatdan o'tkazish EOS, DFB va IER holatlarida dizayni jihatidan o'xshash bo'lgan Auger spektrometrlari yordamida amalga oshiriladi (3-rasm).

Rasm 3. Auger spektrometrining blok diagrammasi: 1 - birlamchi zarralar manbai (elektronlar, fotonlar, ionlar); 2 - sinov namunasi; 3 - namunani qatlamlararo sepish uchun ionli qurol; 4 - elektronlarning energiya analizatori; 5 - ma'lumotlarni ro'yxatdan o'tkazish va qayta ishlash tizimi.

Nuqta chiziq qurilmaning vakuum qismini belgilaydi.

Sinov namunasi vakuumli (10-11 mm Hg gacha) kameraga joylashtirilgan va manbalari elektron qurol, rentgen trubkasi va ion tabancasi bo'lgan asosiy zarrachalarning elektron nurlari bilan nurlangan; ular zarralar oqimlarini ta'minlashi kerak, ularning intensivligi o'lchash uskunalari tomonidan ishonchli qayd etilishi mumkin bo'lgan miqdorda Auger elektronlari chiqishi uchun etarli.
Elektron va ion nurlari osongina yo'naltirilgan bo'lib, ularni namuna yuzasida skanerlash mumkin (Auger spektrometrlarini skanerlash), bu esa turli kimyoviy elementlarning atomlarini namuna yuzasida yuqori fazoviy o'lchamlari (~ 30 nm) bilan taqsimlanishini o'rganishga imkon beradi. . X-ray soyabonining minimal diametri ~ 150 µm; skanerlash DFB hali ishlatilmagan.
Auger spektrometrining asosiy birligi - Auger elektron energiya analizatori. Uzunlamasına va ko'ndalang energiya maydonlariga ega bo'lgan eng ko'p ishlatiladigan elektrostatik analizatorlar (4-rasm). Birinchi turdagi analizatorlarda elektr maydonining yo'nalishlari va elektronlarning harakati mos keladi. Ushbu turdagi analizatorlarga inhibitorlik maydoniga ega bo'lgan ko'p o'lchamli analizator kiradi (4-rasm, a); unda analizator kollektoriga tushadigan elektronlarning maksimal energiyasi kechikish bilan aniqlanadi panjaralardagi potentsial 3.

Shakl 4. Uzunlik bo'ylab (a) va ko'ndalang (b, c, d, e) elektr maydonlari bo'lgan Auger elektronlarining energiya analizatorlari: a - sekinlashtiruvchi maydonga ega to'rt tarmoqli analizator; b - 127 darajali Xyuz - Rojanskiy analizatori; c, d - tekis, silindrsimon nometall; d - sferik deflektor. 1 - asosiy zarralar manbai; 2 - namuna; 3 - analizator elektrodlari - (a), silindrsimon (b, d), tekis (c), sferik (e) yuzalar; 4 - elektron kollektor - sferik elektrod (a) yoki elektron multiplikatori (b, c, d, e).

Ikkinchi turdagi analizatorda (energiya dispersiyasi bilan) elektron ko'ndalang elektr maydonida aylana bo'ylab harakat qiladi, uning radiusi uning energiyasiga bog'liq (4-rasm, b, c, d, e). Diafragma yordamida ma'lum bir radiusning traektoriyasini tanlab, elektr maydonining kuchiga qarab (bu analizatorning 3 tashqi va ichki elektrodlari orasidagi potentsial farqni o'zgartirib), ushbu traektoriya bo'ylab harakatlanadigan elektronlarning oqimini ro'yxatdan o'tkazing. elektronlarning energiya bo'yicha taqsimlanishi o'lchanadi. Ushbu turdagi analizatorlarga, masalan, 127 graduslik silindrsimon Xyuz - Rojanskiy analizatori (4-rasm, b), tekis (4-rasm, s), silindrsimon (4-rasm, d) va sharsimon (4-rasm, e)

nometall. Ular sezgirlikni sekinlashtiruvchi maydonga ega multigridli analizatorga qaraganda ikki daraja yuqori darajada ta'minlaydi, ammo ikkinchisi Auger spektroskopiyasini sekin elektron difraksiyasi bilan birlashtirishga imkon beradi, bu esa bitta qatlamli sirt qatlamlarining elementar tarkibi bilan bir qatorda kristall namunalari, ularning kristal tuzilishi haqida ma'lumot olish. Odatda, chiqarilgan elektronlar N sonining E energiyalari bo'yicha taqsimlanishi emas, balki hosila (E - elektron energiyasi), bu nafaqat Auger spektrining chiziqlarini aniqroq ajratib olishga imkon beradi (uslubning sezgirligini oshirish uchun), shuningdek, ularning tuzilishini batafsilroq tahlil qilish.
EOS va ROS usullari davriy tizimning barcha elementlari uchun tahlil qilish uchun ishlatiladi, H va He tashqari. IOS usuli selektivdir: ma'lum ionlar Auger elektronlarini faqat ba'zi elementlarning atomlarida chiqarishni hayajonlantira oladi, bu ionlarning nurlari bilan atomlarning ichki elektron qobig'idagi bo'shliqlarni almashinish mexanizmi bilan bog'liq. Shuning uchun IER usulidan foydalanish u yoki bu elementning sirtda mavjudligini ro'yxatga olish zarur bo'lganda va sirtning elementar tarkibini to'liq tahlil qilishni amalga oshirmaslik maqsadga muvofiqdir.