Az elektronok karakterisztikus energiaveszteségének spektroszkópiája

Az elektronenergia veszteségspektroszkópia ( angolul electron energy loss  spectroscopy (EELS) ) az elektronspektroszkópia egyik fajtája, amelyben a vizsgált anyagot szűk energiatartományú elektronokkal sugározzák be, és az energiaveszteséget rugalmatlan szórással.

Leírás

Az elektronok jellemző energiavesztesége széles tartományt ölel fel, 10–3 eV és 10 4 eV között, és különböző szórási folyamatok eredményeként léphet fel, mint pl.

• mélyszintek gerjesztése (100-10 4 eV);
• plazmonok és elektronikus sávközi átmenetek gerjesztése (1-100 eV);
• felületi és adszorbált atomok rezgésének gerjesztése ( 10-3-1 eV).

A "karakterisztikus elektronenergia-veszteség spektroszkópia (ECEE)" kifejezésnek kettős jelentése van. Egyrészt általános kifejezésként használják az elektronok energiaveszteségének elemzésére a teljes 10–3–104 eV tartományban .

Másrészt szűkebb jelentéssel bír olyan technikát jelölni, amely csak a második csoport jellemző veszteségeit vizsgálja, ahol az energiák több eV-tól több tíz eV-ig terjednek, és a plazmonok gerjesztésével és elektronikus sávközi átmenetekkel járnak együtt. Ebben az esetben a veszteségek első csoportja a mélyszintű HPEE spektroszkópia, a harmadik pedig az elektronok jellemző energiaveszteségének nagy felbontású spektroszkópiája . Az ESHEE módszer leggyakrabban (nevezetesen szűkebb értelemben vett) alkalmazása olyan problémák megoldásához kapcsolódik, mint a plazma oszcillációiban részt vevő elektronok sűrűségének meghatározása és a minták kémiai elemzése, beleértve az elemek mélységbeli eloszlásának elemzését is.

Történelem

A technikát J. Hiller és R. F. Baker fejlesztette ki az 1940-es évek közepén [1] , de a következő 50 évben nem terjedt el széles körben. És csak az 1990-es években kezdett elterjedni a vákuumtechnológiák és a mikroszkópok fejlesztése miatt.

EELS és EDX

Az EELS-t gyakran az EMF (EDX) kiegészítőjének tekintik , amely egy másik gyakori spektroszkópiai technika, amely számos elektronmikroszkópon elérhető. Az EMF alkalmas anyagok atomi összetételének meghatározására, könnyen használható és némileg érzékenyebb a nehéz elemekre. Ezzel szemben az ESHEE történelmileg nehezebb technika volt, de elvileg képes mérni az atomösszetételt, a kémiai kötéseket, a vegyérték- és vezetési sáv tulajdonságait, a felületi tulajdonságokat stb. , ahol az abszorpciós sáv széle élesebb, könnyebben meghatározható és kísérletileg is elérhető (nagy abszorpciós energiánál (>3 keV) nagyon gyenge a jel).

Vastagság mérések

Az EELS lehetővé teszi a minta helyi vastagságának gyors és meglehetősen pontos mérését a TEM-ben. [2] A következő eljárás a leghatékonyabb: [3]

• Mérje meg az EELS spektrumot a −5...200 eV energiatartományban (a több, annál jobb). Egy ilyen mérés rövid expozíciós idő alatt (ezredmásodpercben) elvégezhető, így a csűrőnyaláb alatti instabil anyagokon is elvégezhető.
• Spektrumanalízis: izoláljuk a nulla veszteségcsúcsot (ZLP), és számítsuk ki annak integrál értékét ( I 0 ) és a teljes spektrum integrálértékét ( I ).
• Vastagság t = mfp * ln(I/I 0 ) . Ahol mfp a rugalmatlanul szórt elektronok átlagos útja, táblázatos érték. [négy]

A térbeli felbontást ennél a módszernél korlátozza a plazmon lokalizációja (~1 nm), [2] azaz a vastagságtérképek STEM -ben ~1 nm felbontással nyerhetők .

Lásd még

• Energiaszűrős transzmissziós elektronmikroszkóp
• Transzmissziós elektronmikroszkóp

Jegyzetek

1. ↑ Hillier, J és Baker, RF Microanalysis by using elektrons  // J. Appl  . Phys.  : folyóirat. - 1944. - szeptember ( 15. évf. , 9. sz.). - P. 663-675 . - doi : 10.1063/1.1707491 . - Iránykód .
2. ↑ 12 Egerton , 1996 .
3. ↑ Iakoubovskii, K.; Mitsuishi, K.; Nakayama, Y.; Furuya, K. Vastagságmérés elektronenergia veszteségspektroszkópiával  (Eng.)  // Micr Research and Technique : folyóirat. - 2008. - Vol. 71 , sz. 8 . - P. 626-631 . - doi : 10.1002/jemt.20597 . — PMID 18454473 . Archiválva az eredetiből 2017. szeptember 22-én.
4. ↑ Iakoubovskii, Konstantin; Mitsuishi, Kazutaka; Nakayama, Yoshiko; Furuya, Kazuo. A rugalmatlan elektronszórás átlagos szabad útja elemi szilárd anyagokban és oxidokban transzmissziós elektronmikroszkóppal: Atomszámtól függő oszcillációs viselkedés  // Fizikai áttekintés B  : folyóirat  . - 2008. - Vol. 77 , sz. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevB.77.104102 . - . Az eredetiből archiválva: 2016. március 3.

Irodalom

• Oura K., Lifshits V. G., Saranin A. A. et al. Bevezetés a felszíni fizikába / Szerk. V. I. Szergienko. — M.: Nauka, 2006. — 490 p.
• Egerton, RF elektronenergia veszteségspektroszkópia az  elektronmikroszkópban . — 2. - New York: Plenum, 1996. - ISBN 978-0-306-45223-9 .

Linkek

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)