- •Введение
- •1. Теоретические основы методов анализа поверхности
- •2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (рфэс или эсха)
- •Принципиальная схема установки рфэс
- •3. Электронная оже-спектроскопия
- •Количественный анализ поверхностного слоя
- •4. Вторично-ионная масс-спектроскопия (вимс)
- •Теоретические основы метода
- •Принципиальная схема метода
- •5. Электронная сканирующая микроскопия с рентгеновским микроанализом
- •Принцип работы системы
- •Использование метода
- •6. Оптический поляризационный метод исследования поверхности Введение
- •Примеры применения эллипсометрии
- •7. Сравнение методов анализа поверхности
Введение
Ряд направлений науки и техники тесно связан с процессами, протекающими на поверхности и в приповерхностном слое твердого тела. В их числе процессы, протекающие в гальванотехнике, коррозии и катализе Этим объясняется пристальное внимание к сравнительно новым методам исследования поверхности, которые дополнили традиционные способы анализа объемных свойств материалов типа рентгеновской техники электронографии, оптической спектроскопии Разработка методов нацеленных на получение информации о тонком поверхностном слое материала, стала возможна благодаря достижениям физической электроники (эмиссионной электроники)
Предлагаемые к рассмотрению приборы и методы основываются на слабых физических взаимодействиях, вот почему для правильной интерпретации экспериментальных данных необходимо понимание метода, прибора, аппаратуры и природы изучаемого объекта. Возможности применения методов анализа поверхности в технике безграничны, все зависит от того, имеются ли квалифицированные исследователи, интересующиеся подобными вопросами.
Важнейшие элементы, которые описывают поверхностные процессы, включают следующие факторы:
данные о химическом составе поверхности - информация об элементном составе и концентрациях в поверхностном слое;
энергетическое состояние поверхности - распределение электронной плотности элементов, находящихся в поверхностном слое образца взаимосвязь с химической активностью поверхности,
геометрия поверхности - кристаллохимические свойства поверхностного слоя, сходство и различие с объемными свойствами, глубина взаимодействия: места на которых хемосорбируются ионы и атомы, условия формирования поверхностного слоя;
динамика поверхностных процессов - информация о факторах, которые контролируют процессы адсорбции и десорбцииа атомов и молекул.
В настоящее время анализ поверхности находит применение в различных областях науки и технологии:
катализ (электрокатализ) оценка катализаторов, активация, легирование поверхности, исследование поверхности в условиях работы, деградация катализаторов;
коррозия: адсорбция продуктов коррозии, реакция газов на поверхности, окисление и пассивация поверхности, механизм коррозионного разрушения металлов и сплавов;
химия: анализ элементов в поверхностном слое, химические связи, анализ молекулярной структуры поверхностного слоя;
физика: структура связей, состояние электронов на поверхности, образование сплавов, миграция частиц по поверхности образца,
промышленные применения: технология микроэлектроники, исследование состава многокомпонентных сплавов, образование пассивирующих и защитных слоев, нанесение металлов на полимеры, оптические многослойные покрытия в системах отображения информации и др.
В настоящем пособии мы рассмотрим основные методы исследования поверхности: рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (РФЭС), которую также называют электронной спектроскопией для химического анализа(ЭСХА), электронную оже-спектроскопию (ЭОС) и вторично-ионную масс-спектрометрию (ВИМС), а также оптический поляризационный метод. Последний позволяет изучать фазовую границу раздела электрод-раствор непосредственно в измерительной ячейке.