Спектроскопія іонного розсіяння
Спектроскопія іонного розсіяння вивчає розподіл по енергіях (енергетичний спектр) іонів, пружно розсіяних поверхнею під певним кутом q. Спектр одержують при дії на досліджувану поверхню моноенергетіческіх пучків іонів. За положенням піків такого спектру ідентифікують елементи, а по висоті піків визначають концентрацію останніх. Крім того, досліджуючи енергетичний спектр залежно від кутів падіння і розсіяння, можна отримати інформацію про структуру поверхні. Енергію іона, пружно розсіяного під кутом q при одноразовому парному зіткненні, можна розрахувати за ф-ле E = E п (1 + М/т) -2 {cosq + [(M2/m2) - sin2q] 1/2} 2 = КЕ п, де Е п-енергія первинних іонів, М - маса атомів зразка, m - маса первинних іонів, К - коеф. розсіяння іонів. Формула справедлива при М/т> 1. Знаючи величини m, E п, q, а також заряд (ступінь нейтралізації) розсіяних частинок і вимірявши Е, можна розрахувати M і ідентифікувати поверхневі атоми. Залежно від енергії первинних іонів розрізняють спектроскопію розсіювання повільних іонів (E п = 10-17 Ч 10-13 Дж) і спектроскопію розсіювання швидких іонів (Е п = 10-14 Ч 10-13 Дж), наз. також спектроскопією Резерфордовского або зворотного ядерного розсіяння. У спектроскопії розсіяння повільних іонів у іонізованном стані залишає поверхню лише 0,1-1% одноразово розсіяних іонів. Т. к. залежність Кот перерізів розсіювання та ефективність нейтралізації точно невідомі, то кількісні визначення проводять в осн. по емпіріч. градуювальними залежностям. Апаратура складається з джерела однозарядних моноенергетіческіх іонів інертних газів (зазвичай Чи не +, Ne +, Аr +), напр. дуоплазмотрона з порожнистим катодом, вакуумної камери з тиском залишкових газів <10-7 Па, держателя мішені, що дозволяє обертати зразок щодо направлення первинного пучка, і енергетичний спектрометра (найчастіше електростатичний аналізатора). При цьому можна аналізувати поверхневі моношари товщиною ~ 0,5 нм. У спектроскопії розсіяння швидких іонів в якості джерела первинних іонів (в основному a-частинок) використовують електростатичний генератор, тандемний прискорювач іонів або циклотрон. Прискорювач іонів повинен давати високомонохроматічние пучки первинних іонів у широкому інтервалі E п. Для реєстрації енергетичний спектру розсіяних іонів зазвичай застосовують напівпровідниковий детектор (з дозволом 5-20 кеВ) у поєднанні з багатоканальним аналізатором імпульсів. p align="justify"> Кількісна інтерпретація даних про розсіянні швидких іонів простіше, ніж у випадку повільних іонів, і проводиться із застосуванням Резерфордовского закону розсіювання, коли ефектом екранування ядер електронами можна знехтувати. Частинка, відбита від поверхні твердого тіла, володіє більшою енергією, ніж частинка, відбита від внутрішніх шарів мішені. Втрати енергії пов'язані з електронним і ядерним гальмуванням усередині твердого тіла. Т.к. переріз розсіяння невелика, частина іонів, проникнувших в глиб мішені, рухається по прямій, відчуваючи в основне електронне гальмування. Після зіткнення з атомом, в результаті якого напрям рухомого іона змінюється на кут> 90 В° (зворотне розсіювання), він під дією електронного гальмування знову по прямій направляється до поверхні матеріалу. Т. обр., Фіксуючи спектри енергетичний втрат обратнорассеянних іонів, можна без руйнування зразка отримати інформацію про розподіл визначається елемента по глибині. Напр., Використовуючи розсіяння a-частинок з енергією ~ 10-13 Дж, можна досліджувати шари товщиною в частки мкм з роздільною здатністю по глибині ~ 20 нм без пошарового травлення, яке необхідно в разі використання повільних іонів. Дозвіл по глибині залежить від маси і енергії первинних іонів, маси атомів матеріалу і енергетичний дозволу реєструє апаратури. За величиною втрат енергії можна визначати також товщину плівок на підкладках. Межі виявлення елементів у І. р.. с. досягають 10%. Цей метод застосовують в основному для визначення важких домішок в легенях основах: з використанням повільних іонів - на реальній поверхні, з використанням швидких іонів - у субмікронних поверхневих шарах твердих тіл (гл. обр. Напівпровідників). p align="justify"> Метод спектроскопії назад розсіяних іонів низьких енергій (СОРІНЕ) заснований на ефекті парного пружного розсіяння налітаючих іонів атомами поверхні і полягає у бомбардуванні поверхні іонами і в реєстрації під певним кутом енергетичного спектру вторинних (розсіяних) іонів. Спектр містить максимуми (піки), по енергії яких визначається маса атомів поверхні, а за величиною піку - їх концентрація. При низьких енергіях зіткнень (нижче 10 кеВ) розмір іона (перетин розсіяння) стає порівнянним з відстанню між атомами. Тому розсіяння в результаті парного пружного зіткнення відбувається тільки від одного зовнішнього шару атомів. Тому СОРІНЕ є методом аналізу елементного складу поверхні тільки одного зовнішнього моноатомного шару поверхні. br/>В
Ри...
