Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Вторично-ионная масс-спектрометрия

Реферат: Вторично-ионная масс-спектрометрия

Зміст

Запровадження 3

Взаємодія іонів з речовиною 3

Вторично-ионная емісія 5

Устаткування ВИМС. 8

Принцип дії установок. 9

Установки, не щоб забезпечити аналізу розподілу частинок поверхнею 10

Установки, що дозволяють одержувати інформацію про розподілі 11

елемента поверхнею, зі сканирующим іонним зондом

Установки з прямим зображенням 11

Поріг чутливості 12

Аналіз слідів елементів 14

Ионное зображення 16

Вимоги до первинному ионному пучку 17

Масс-спектрометрический аналіз нейтральних 18

розпорошених частинок

Кількісний аналіз 19

Глибинні профілі концентрації елементів 22

Приборные чинники, що впливають дозвіл 23

за глибиною виміру атмосферного явища профілів концентрації

Вплив ионно-матричных ефектів на дозвіл 25

за глибиною виміру атмосферного явища профілів концентрації

Применения 26

Дослідження поверхні 26

Глибинні профілі концентрації 27

Розподіл частинок поверхнею, 27

микроанализ і об'ємний аналіз

Укладання 27

Список літератури 29 Запровадження

Можливості отримання даних склад зовнішнього атомного шару твердого тіла значно розширювалися всвязи із розробкою й удосконаленням методу вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) та інших методів. Більшість таких методів близькі до того що, щоб аналізувати саму поверхню, оскільки основна інформацію про складі матеріалу постачається з його приповерхностной області завтовшки порядку 10А, а чутливість всіх таких методів достатня щоб виявити малих часткою моноатомного шару більшості елементів.

Взаємодія швидких іонів компанії з рішучим тілом призводить до вибивання атомів і молекул матеріалу як і нейтральному, і у зарядженому стані. Такою явище порівняльного ефективної освіти заряджених частинок (вторинних іонів) і принципі високочутливих масс-спектрометрических вимірах і грунтується метод ВИМС. Хоча він, як в іншого методу, є свої недоліки, тільки він дає настільки широкі можливості дослідження та поверхні, і обсягу твердого тіла щодо одного приладі. Найважливішими характерні риси методу, що викликають підвищений інтерес щодо нього, є принизливий поріг чутливості більшість елементів (менше 10-4 моноатомного шару), вимір профілів концентрації малих кількостей домішок з дозвіл за глибиною менше 50А, дозвіл поверхнею порядку мікрометра, можливість изотопического аналізу та виявлення елементів із малими атомними номерами (H, Li, Be тощо. буд.)

Взаємодія іонів з речовиною

Фиг.1. Види взаємодій іонів компанії з рішучим тілом [2].

У розділі розглядається поведінка іонів високих енергій (1 - 100 кэВ), потрапляють на поверхню твердого тіла. Фиг.1 ілюструє 10 різновидів взаємодії іонів з поверхнею [2]. Падав іон може назад розсіюватися атомом чи групою атомів бомбардируемого зразка (1). Процес зворотного розсіювання зазвичай призводить до відхилення траєкторії іона від початкового напрями після зіткнення і до обміну енергією між іоном і атомом мішені. Обмін енергією то, можливо пружним і неупругим залежно від типу взаємодіючих частинок і іона.

Імпульс іона може бути досить великий у тому, щоб змістити поверховий атом з цього становища, де зараз його слабко пов'язані з кристалічною структурою зразка, у безвихідь, де зв'язок виявляється сильніше (2). Цей процес відбувається називається атомної дислокацією. Іони з вищими енергіями можуть викликати внутрішні дислокації в товщі зразка (3). Якщо соударяющиеся з поверхнею зразка іони передають така велика імпульс, що цілком звільняють від зв'язків чи кілька атомів, відбувається фізичне розпорошення (4). Іони можуть проникати у кристалічну грати і захоплюватися там, витративши свою енергію (іонна імплантація) (5) . Через війну хімічних реакцій іонів з поверхневими атомами лежить на поверхні утворюються нові хімічні сполуки, причому верхній шар атомів може у газоподібному стані перебуває й випаруватися (хімічне розпорошення) (6). Бомбардирующие позитивні іони внаслідок процессса оже-нейтрализации можуть купувати лежить на поверхні електрони і відбиватися від неї у вигляді нейтральних атомів (7). Іони може стати пов'язані з поверхнею зразка (адсорбовані) (8). При іонній бомбардуванню металевих поверхонь за певних умов можливо виникнення вторинної електронної змиссии (9). Нарешті, якщо поверхневі атоми порушуються до іонізованих станів і залишають зразок, має місце вторинна іонна емісія (10).

Замедляясь, іон передає енергію твердому тілу. При аналізі процесів втрати енергії зручно розрізняти дві основні механізму: співудару з електронами і співудару з ядрами.

Перший механізм у тому, що швидкий іон взаємодіє зі електронами кристалічною грати, у результаті виникають порушення і іонізація атомів кристала. Оскільки щільність електронів в речовині мішені висока, і такі зіткнення численні, той процес,

як у разі втрати енергії електронами, вважатимуться безперервним .

У межах другого механізму взаємодія відбувається між экранированными зарядами ядер первинного іона і атомами мішені. Частота таких сутичок нижче, тому їх можна як пружні зіткнення двох частинок. Іони високих енергій добре описуються резерфордовским розсіюванням, іони середніх енергій - экранированным кулоновским розсіюванням, однак за малих енергії характер взаємодії стає складнішим.

Крім названих вище механізмів внесок у енергетичні втрати дає обмін зарядами між які йшли іоном і атомом мішені. Цей процес відбувається найефективніший, коли відносна швидкість іона порівняти з боровской швидкістю електрона ( ~106 м/с) .

Отже, повні втрати енергії - dЕ/dz можна як суми трьох складових - ядерної, електронної і обмінній.

При малих енергії іонів переважає взаємодію Космосу з ядрами, що призводить до появі кутовий расходимости пучка. При високих енергії більш суттєвими стають сутички з електронами. Справедливо таке емпіричне правило: передача енергії кристалічній решітці ввозяться основному з допомогою ядерних сутичок при енергії менше А кэВ, де А - атомний вагу первинного іона. У проміжному діапазоні енергій внесок втрат, обумовлених обміном заряду, може зростати приблизно до 10% від повних втрат. Залежність енергетичних збитків енергії первинного іона показано на фиг.2.

Фиг.2. Залежність енергетичних втрат іона від енергії [2].

Фиг.3. Схематическое уявлення взаємодії іонів з мішенню [2].

Неупругие взаємодії з електронами мішені викликають вторинну електронну емісію, характеристична рентгенівське випромінювання і випущення світлових квантів. Упругие взаємодії призводять до зміщення атомів кристалічною грати, появі дефектів і поверхневому розпорошення. Ці процеси схематично продекламовано на фіг. 3.

Енергетичний спектр розсіяних твердотільної мішенню іонів з початковій енергією Е0 схематично представлений фиг.4. Тут видно широкий низкоэнергетический (10 - 30 эВ) горб, відповідний випускання нейтральних атомів (распыленные атоми), і високоенергетичний горб, розташований поблизу енергії первинного іона Е0 (упругорассеянные іони).

Вторично-ионная емісія

Основні фізичні і приладові параметри, що характеризують метод ВИМС, охоплюються формулами (1) - (3). Коефіцієнт вторинної іонної емісії SА±, т. е. число (позитивних чи негативних) іонів однією падаючий іон, для елемента На матриці зразка дається вираженням


Схожі реферати

Статистика

[1] 2 3 4 5 6 7 8 9