Метка: xps

 

Регистрация электронов валентной зоны, эмитируемых в результате УФ-облучения поверхности образца, осуществляется методами фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением (ARPES¹). При этом открывается возможность исследования электронной структуры твердого тела с применением технологий прецизионного анализа энергетического и углового распределения фотоэлектронов.

 

¹«ARPES» (Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy) – фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением

 

Фотоэлектронная спектроскопия (PES²) относится к самым мощным и широко применяемым методам анализа в материаловедении, физике и химии твердого тела. Особая чувствительность методики к типу материала и популярность современных технологий неразрушающего контроля химического состава (XPS³ или ESCA⁴) и электронной структуры (UPS⁵ и ARPES) материалов обусловлены характерными особенностями фотоэлектрического эффекта.

 

²«PES» (Photoelectron Spectroscopy) – фотоэлектронная спектроскопия.

³«XPS» (X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).

⁴«ESCA» (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) – электронная спектроскопия для химического анализа.

⁵«UPS» (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) – ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС).

 

В процессе освещения поверхности образца определенная энергия фотонов (hv) затрачивается на преодоление сил связи (E_b) и работы выхода (Φ) электронов в твердом теле. Оставшаяся часть преобразуется в кинетическую энергию (E_kin) фотоэлектронов. Подобный переход осуществляется из занятых электронных состояний с энергией E_i на свободные уровни E_f в соответствии с законом сохранения энергии.

 

E_kin=h_v–E_b-∅

 

В операциях, проводимых по методике UPS и ARPES, анализируемая область ограничивается верхними энергетическими состояниями электронов вблизи уровня Ферми. Особый интерес в современном материаловедении представляют соответствующие энергетические уровни, образующие зоны валентности и проводимости, а также поверхностные состояния в металлах и полупроводниках. Так, принципами сохранения энергии и волнового вектора k (k_x, k_y, k_z) в процессе фотоэмиссии обусловлены характерные углы излучения электронов относительно поверхности, в зависимости от действующего импульса в объеме материала. В результате достигается возможность регистрации интенсивности фотоэмиссии (I) как функции кинетической энергии (E_kin), несущей информацию о химическом составе/силовых параметрах, и угла излучения, соответствующего импульсу (k).

 

Искажения геометрии поверхности не оказывают влияния на процессы сохранения энергии, также неизменной остается параллельная волновая составляющая импульса k_ӀӀ (соответствующая значениям k_x и k_y), тогда как нормальный компонент параметра (k_┴) после пересечения поверхности подвержен значительным колебаниям. В модуле анализатора осуществляется регистрация кинетической энергии электронов E_kin (пересчитанной на энергию связи E_b) и угла излучения Θ (параллельной составляющей волнового вектора k_ӀӀ). Полученные данные далее служат основой формирования двумерного распределения электронов для измеренных значений E_kin и k_ӀӀ, непосредственно отражающего электронную (зонную) структуру материала.

 

 

Контроль угла излучения по второй координате в современных устройствах и системах анализа поверхности достигается посредством наклона образца по оси y или с помощью интегрированного в электронную линзу отражателя, формирующего диаграмму распределения. Построение двумерной карты зоны в координатах k_x и k_y осуществляется изменением угла излучения по второй оси. Управление направленным вне плоскости импульсом k_z становится возможным при вариации энергии фотонов источника возбуждения.

 

 

Достижение оптимальных результатов в лабораторных условиях требует применения стабильных точечных источников ультрафиолетового излучения высокой интенсивности, играющих ключевую роль в достижении высокой скорости и эффективности процесса измерений, тогда как благодаря малому размеру пятна обеспечивается максимальное угловое (импульсное) разрешение. Компанией SPECS представлен модельный ряд специализированных источников ультрафиолета, от универсальных и надежных устройств для коммерческого применения до высокотехнологичных систем, работающих с различными газами в широком диапазоне энергии фотонов и оснащаемых монохроматорами, позволяющими дополнительно повысить эффективность и разрешение оборудования.

 

Помимо величин энергии и импульса особый интерес в процессах научного анализа могут представлять и такие параметры, как спин электрона и даже привязка к поверхности в операциях анализа малых областей (импульсная микроскопия). Применение блока регистрации с избирательной чувствительностью позволяет измерить интенсивность эмиссии электронов с положительным и отрицательным значением спина («спин-вверх» и «спин-вниз»), рассчитать разность и так называемую функцию асимметрии.

 

 

Необходимо учитывать, что источником электронов, регистрируемых методами ARPES (и иных, основанных на механизме фотоэмиссии) является возбужденное состояние атомов вещества. Однако достаточно хорошей аппроксимацией зачастую является предположение о схожести конечного и основного состояния, позволяющее делать выводы об электронной структуре твердого тела.

 

Демонстрация возможностей сканирующего объектива ASTRAIOS 190 с одинарным лучом. На примере графена/SiC, возбуждаемого монохромным источником фотонов с энергией He II (41,2 эВ) и малым размером УФ-пятна можно в динамике наблюдать эффект применения отклоняющей системы.

 

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

Рентгеновская (XPS) и ультрафиолетовая (UPS) фотоэлектронная спектроскопия хорошо зарекомендовали себя в качестве универсальных методов, широко применяемых в процессах элементного анализа поверхности.

 

Спектры XPS формируются при воздействии на образец мягкого монохроматического рентгеновского излучения с последующим измерением энергии фотоэлектронов, эмитируемых с глубины до 10 нм, и содержат необходимую информацию для качественной и количественной оценки элементного состава и химического состояния поверхности.

 

Классическая технология XPS-анализа

 

Классическая методика рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) применяется в условиях сверхвысокого вакуума (UHV), что ограничивает тип исследуемых образцов преимущественно твердыми материалами или жидкостями с чрезвычайно низким давлением паров. В этой связи стандартные технологии в сверхвысоком вакууме UHV-XPS* чаще используются в исследованиях модели системы, чем в операциях с реальными образцами в типичной среде.

 

*«UHV-XPS» (Ultra-High Vacuum X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия в сверхвысоком вакууме.

 

 

 

В то же время процессы рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии при близком к нормальному давлении (NAP-XPS*) проходят с погружением образца в газовую среду и не требуют достижения сверхвысокого вакуума (UHV) в рабочей камере. Это открывает широкие возможности исследования биологических, непроводящих образцов, включая газообразные и жидкие среды, а также границы раздела. Проведение операций XPS с образцом в атмосфере газа сопровождается значительным рассеянием излучаемых в результате фотоэмиссии электронов при столкновениях с окружающими молекулами перед входом в полусферический регистратор.

 

*«NAP-XPS» (Near-Ambient-Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) при давлении, близком к атмосферному.

 

Ограничения стандартной методики XPS

 

 

Технология UHV-XPS в сравнении с NAP-XPS

 

 

Требования к организации процесса NAP-XPS

 

Проведение операций рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии при повышенном давлении предполагает выполнение следующих условий.

 

• «Захват» должен осуществляться до начала неупругого рассеивания большей части электронов в результате соударений с молекулами газа. Таким образом, требуется оперировать с малой длиной свободного пробега электронов и траектории рентгеновских лучей, а также значительным угловым диапазоном анализатора.
• Необходимость преодоления определенного пространства в газовой среде подразумевает разработку соответствующих компонентов оборудования (полусферического электронного анализатора, точечных источников рентгеновского и УФ-излучения), предназначенных для работы в режимах от сверхвысокого вакуума (UHV) до давления в десятки мбар и даже выше.
• Необходимо контролировать точный состав, температуру и давление газовой среды, в которую помещается образец.
• Требуется обеспечить высокую интенсивность сигнала и скорость регистрации данных, поскольку химические процессы на поверхности проходят в сжатом масштабе времени.

 

Фундаментальные процессы на границах раздела твердого тела с газом или жидкостью играют ключевую роль в различных прикладных областях, включая гетерогенный катализ, выработку и хранение энергии, исследования окружающей среды. Технологии NAP-XPS позволяют наблюдать объект в естественных условиях и при воздействии внешних факторов (in-situ), а также в процессе эксплуатации (operando).

 

Преимущества методики NAP-XPS

 

• Контроль химического состояния поверхности.
• Чувствительность к широкому спектру элементов, кроме H и He.
• Большое разнообразие исследуемых систем, включая непроводящие и порошкообразные материалы, жидкости, газы, биомолекулярные комплексы.
• Исследования при повышенном давлении в контролируемых условиях (температура, давление, тип газа/жидкости).
• Контроль функционирования прибора в процессе эксплуатации (operando).

 

Основные области применения

 

• Исследования устройств электрохимического преобразования и хранения энергии в процессе эксплуатации (operando).
• Исследования медицинских и биологических материалов в естественных условиях (in-situ).
• Исследования процессов на границе раздела в условиях протекающей реакции, например коррозионных и каталитических.
• Исследования поверхности в контакте с газообразной или жидкой средой.

 

К основным компонентам, определяющим функционирование комплекса NAP-XPS, относится рабочая камера, в которой устанавливается образец в условиях контролируемого давления и температуры, специализированный анализатор с дифференцированной вакуумной системой, обеспечивающий захват максимального количества фотоэлектронов на дистанции, не превышающей длину свободного пробега, и источник рентгеновского излучения высокой интенсивности с размером пятна менее входного отверстия регистратора (< 300 мкм). Многообразие существующих систем NAP-XPS определяется различиями применяемых режимов анализа и параметрами среды, в которой проводятся операции с образцом в соответствии с условиями эксперимента.

 

Разработанные в дополнение к системам NAP-XPS точечные источники ультрафиолета способны работать в атмосфере различных газов с применением алюминиевой диафрагмы и дифференцированной вакуумной системы. При этом методами NAP-UPS* (в классическом варианте применяется излучение He I и He II) проводится исследование изменений в структуре валентной зоны при давлении газа до 1 мбар.

 

*«NAP-UPS» (Near-Ambient-Pressure Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) – ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС) при давлении, близком к атмосферному.

 

Эксперименты с применением технологий NAP-XPS/NAP-UPS реализуются как в лабораторных условиях, так и на оборудовании синхротрона. В последнем случае в качестве сопряжения системы NAP-XPS с осью излучателя используется специализированный входной модуль с дифференциальной откачкой или диафрагмой на основе нитрида кремния (Si₃N_4).

 

Компенсация заряда при повышенном давлении

 

В системах XPS стандартной конфигурации в условиях сверхвысокого вакуума (UHV), поддерживаемого в рабочей области, наблюдается эффект возникновения положительного заряда на поверхности непроводящего образца в результате выбивания электронов в зоне анализа падающими рентгеновскими фотонами. Образовавшийся положительный заряд далее оказывает влияние на траекторию и энергию электронов в процессе эмиссии. Решение действительно сложной и трудоемкой задачи по предотвращению подобного эффекта в типовых системах XPS достигается оснащением модулями компенсации (источниками электронов и ионов), обеспечивающими доставку к поверхности дополнительных зарядов взамен утерянных в процессе фотоионизации.

 

 

Системы NAP-XPS и EnviroESCA* отличаются от типичного оборудования рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, функционирующего в сверхвысоком вакууме (UHV-XPS), способностью работать при остаточном давлении, вплоть до атмосферного, и относятся к категории AP-XPS**. При этом образец помещается в среду пара или газа давлением до 50 мбар, и не так важно, испаряются ли атомы (молекулы) с поверхности материала или вводятся в рабочую камеру с использованием встроенной системы подачи.

 

Падающие рентгеновские фотоны взаимодействуют с атомами нейтрального газа с образованием положительно заряженных свободных ионов и электронов. Сформированное над образцом зарядовое облако служит источником электронов, замещающих утерянные в результате эмиссии с поверхности материала. Подобный эффект нейтрализации встроенного заряда носит название компенсации из газовой фазы.

 

Эффект компенсации поверхностного заряда в процессе ионизации газовой среды имеет место в любой системе NAP-XPS с достаточно широкой зоной воздействия рентгеновского излучения. Тем самым предоставляется возможность формирования спектров XPS высокого разрешения без применения дополнительной системы компенсации заряда почти при любом состоянии поверхности, независимо от проводимости и типа материала, жидкого или твердого.

 

*«EnviroESCA» (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis under Environmental Conditions) – электронная спектроскопия для химического анализа при атмосферном давлении.

**«AP-XPS» (Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия при атмосферном давлении.

 

NAP-XPS. Полимеры и пластмассы

 

 

Специализированные системы

 

Конструкция системы EnviroESCA и значительная номенклатура оборудования категории NAP-XPS обеспечивают проведение операций с разнообразными образцами, включая непроводящие материалы, газы, жидкости и поверхности раздела, недоступными для исследования в стандартных комплексах рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Камера с анализируемым образцом является центральным компонентом системы XPS, тогда как в случае применения технологий NAP-XPS или EnviroESCA исследуемый материал помещается под соплом анализатора, служащим входным портом модуля сбора и обработки информации. Образец при этом может иметь плоскую поверхность или развитую объемную структуру, малый диаметр в несколько сотен микрон или достигать 10 мм в системе NAP-XPS и 120 мм – в EnviroESCA.

 

NAP-XPS. Цеолиты

 

 

Работоспособность методики компенсации поверхностного заряда посредством ионизации газовой среды присуща всем системам категории NAP-XPS и наглядно продемонстрирована в процессе регистрации спектров образца цеолита. Измерения проводились в системе EnviroESCA при давлении воздуха 1 мбар без применения дополнительного источника электронов для компенсации заряда, достигаемая эффективность подтверждается наличием резких пиков в спектре XPS.

 

Операции рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии в системах NAP-XPS и EnviroESCA проводятся на образцах, помещаемых в среду газа или паров жидкости давлением до 50 мбар, и открывают возможности исследования фундаментальных процессов в области биологии, биохимии, астробиологии, медицины, химии, недостижимые в стандартных системах XPS.

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

Поверхность образца по технологии (R)EELS* подвергается воздействию генерируемых источником первичных электронов с энергией в несколько кВ, которые далее неупруго рассеиваются при возбуждении фононов, плазмонов, внутренних энергетических уровней и межзонных переходах.

 

Регистрация осуществляется электронным анализатором. Коль скоро фононы не обнаружены, в спектре энергетических потерь доминирует возбуждение плазмонов, внутренних уровней и межзонные переходы, и в целом содержится подробная информация об электронной структуре, а также о плотности носителей заряда.

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

*«(R)EELS» (Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy) – спектроскопия характеристических потерь энергии отражённых электронов (СХПЭОЭ).

 

Наибольшая чувствительность в процессах элементного и количественного анализа состава поверхности обеспечивается посредством регистрации спектров неупругого рассеяния ионов в верхнем атомном слое (LEISS*). Простота интеграции и внедрения позволяет отнести методику к разряду одной из приоритетных операций анализа и метрологии.

 

Особая чувствительность выделяет методику спектроскопии LEISS в числе иных технологий исследования поверхности и обусловлена ограничением области, в которой осуществляется зондирование заряженными ионами инертного газа, исключительно верхним атомным слоем. Операции проводятся с применением полусферического электронного анализатора и источника низкоэнергетичных ионов. С учетом того, что большинство современных экспериментальных установок уже оснащены подобным анализатором и моноатомным источником ионов низкой энергии для компенсации заряда, реализация технологии LEISS становится возможной непосредственно на существующем оборудовании или после незначительной модернизации.

 

 

Потери энергии в результате неупругого рассеяния, возникающие в процессе облучения поверхности образца ионами He или иного элемента с низкой энергией, регистрируются полусферическим анализатором. Значительная величина поперечного сечения рассеяния не позволяет проникать ионам глубже первого слоя атомов, возбуждение которых производится с характеристическим значением энергии, теряемой в свою очередь падающими частицами. Фиксация потерь энергии ионов позволяет обеспечить проведение точного химического анализа поверхности с высокой чувствительностью. Минимизация эффектов распыления материала достигается особыми мерами контроля и стабилизации исходной энергии ионов на достаточно низком уровне.

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

*«(LE)ISS» (Low Energy Ion Scattering Spectroscopy) – спектроскопия обратного рассеяния медленных ионов (СОРМИ).

 

Методы рентгеновской (XPS¹) и ультрафиолетовой (UPS²) фотоэлектронной спектроскопии служат основным инструментом химического анализа поверхностных слоев материала.

 

Так, спектры XPS формируются в результате регистрации фотоэлектронной эмиссии с поверхности образца под воздействием монохроматического рентгеновского излучения.

 

В 1905 году Альберт Эйнштейн получает Нобелевскую премию по физике за описание квантово-механической интерпретации фотоэлектрического эффекта, послужившего катализатором развития отдельного направления фундаментальной науки, основанного на результатах Генриха Герца и Макса Планка о волновой природе света и существовании дискретных энергетических образований, ныне именуемых «квантовыми». В то время еще никто не мог предположить, что подобная инновация трансформируется в важнейшую методику неразрушающего анализа элементного состава поверхности. Для достижения соответствующего понимания потребовалось появление энергодисперсионных электронных анализаторов, и прошло еще несколько десятилетий, пока в конце 1960-х годов Кай Зигбан объявил о разработке и реализации первых экспериментов подобного рода, также повлекших присуждение Нобелевской премии по физике. Возбуждение оболочек атомов в твердом образце рентгеновским излучением определенной длины волны и последующая регистрация количества фотоэлектронов в сопоставлении с кинетическими параметрами (энергией связи) используется в качестве критерия при исследовании химического состава без разрушения поверхности. Методика получила название элементного анализа средствами электронной спектроскопии (ESCA³) и глобальное распространение благодаря успешной разработке стабильных технологий прецизионной количественной оценки состава приповерхностного слоя с погрешностью идентификации менее 1%.

 

Проведение измерений в режиме с угловым разрешением (ARXPS⁴) обеспечивает избирательный подход к формированию характеристик и сбору требуемых данных. Так, регистрация электронов, покидающих материал перпендикулярно поверхности, позволяет получить информацию с максимальной глубины (из большего объема), тогда как при углах излучения, близких к касательным, регистрируемые сигналы в значительной степени определяются рельефом поверхности.

 

В случае монокристаллического вещества дифракция электронов в процессе фотоэмиссии приводит к угловой зависимости регистрируемой интенсивности, отражающей локальную атомную структуру вблизи источника излучения (XPD⁵). На основании анализа результатов моделирования далее может быть получено представление о кристаллической структуре.

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

¹«XPS» (X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).

²«UPS» (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) – ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС).

³«ESCA» (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) – электронная спектроскопия для химического анализа.

⁴«ARXPS» (Angle-Resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением.

⁵«XPD» (X-ray Photoelectron Diffraction) – рентгеновская фотоэлектронная дифракция.

 

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS*) относится к мощным методам анализа химического состава и электронной структуры широкой номенклатуры материалов, от металлов, полупроводников, диэлектриков и сверхпроводников и до веществ на основе углерода, включая органические полупроводники.

 

Глубина получаемой информации в методике XPS определяется средней длиной пробега неупруго рассеянных фотоэлектронов (IMFP**) в твердом теле, являющейся функцией кинетической энергии с отчетливым минимумом в области значений 40-100 эВ. В то же время максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов в операциях XPS обусловлена фактической энергией фотонов, достигающей 1500 эВ на применяемых установках синхротронного излучения и лабораторном оборудовании. Реализуемой в подобных операциях функции IMFP соответствует информационная глубина 10-25 Å. Другими словами, стандартная технология рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) оптимальна в процессах анализа поверхности. Доступ к глубинным слоям и границам раздела обеспечивается при повышении кинетических параметров электронов за счет возбуждения фотонами с большей энергией. В жёсткой рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (HAXPES***) энергия фотонов находятся в диапазоне 3-15 кэВ, что позволяет увеличить информационную глубину до 100-200 Å.

 

В силу низких значений сечения фотоионизации при высокой энергии возбуждения требуется особое внимание к факторам, связанным с регистрацией электронов. Необходимо применение модулей детектора с низким уровнем шума, линейным откликом и широким динамическим диапазоном, а также высокостабильные источники питания. Кроме того, объектив анализатора должен обладать значительной пропускной способностью при большом коэффициенте задержки, обеспечивающей высокое разрешение в энергетическом диапазоне жесткого рентгеновского излучения.

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

*«XPS» (X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).

**«IMFP» (Inelastic Mean Free Path) – средняя длина пробега неупруго рассеянных электронов.

***«HAXPES» (Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy) – жёсткая рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

 

Методы рентгеновской (XPS*) и ультрафиолетовой (UPS**) фотоэлектронной спектроскопии служат основным инструментом химического анализа поверхностных слоев материала.

 

Так, спектры XPS формируются в результате регистрации фотоэлектронной эмиссии с поверхности образца под воздействием монохроматического рентгеновского излучения.

 

В 1905 году Альберт Эйнштейн получает Нобелевскую премию по физике за описание квантово-механической интерпретации фотоэлектрического эффекта, послужившего катализатором развития отдельного направления фундаментальной науки, основанного на результатах Генриха Герца и Макса Планка о волновой природе света и существовании дискретных энергетических образований, ныне называемых «квантовыми». В то время еще никто не мог предположить, что подобная инновация трансформируется в важнейшую методику неразрушающего анализа элементного состава поверхности. Для достижения соответствующего понимания потребовалось появление энергодисперсионных электронных анализаторов, и прошло еще несколько десятилетий, пока в конце 1960-х годов Кай Зигбан объявил о разработке и реализации первых экспериментов подобного рода, также повлекших присуждение Нобелевской премии по физике. Возбуждение оболочек атомов в твердом образце рентгеновским излучением определенной длины волны и последующая регистрация количества фотоэлектронов в сопоставлении с кинетическими параметрами (энергией связи) используется в качестве критерия при исследовании химического состава без разрушения поверхности. Методика получила название элементного анализа средствами электронной спектроскопии (ESCA) и глобальное распространение благодаря успешной разработке стабильных технологий прецизионной количественной оценки состава приповерхностного слоя с погрешностью идентификации менее 1%.

 

Карта распределения химических элементов методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) формируется с применением энергетической фильтрации изображения соответствующей поверхности.

 

*«XPS» (X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).

**«UPS» (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) – ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФЭС).

 

Основные принципы XPS

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

Выполнение операций электронной спектроскопии на непроводящем образце или в отсутствии заземления служит причиной формирования положительного заряда на поверхности материала, последующего увеличения энергии связи остаточных электронов и перехода на более высокие уровни. Стабильная регистрация спектра в подобных условиях невозможна.

 

Компенсация заряда образца достигается несколькими способами, простейший из которых состоит в дополнительном облучении низкоэнергетичными электронами. Полная нейтрализация положительного заряда производится при соответствующей величине энергии и тока (количества) взаимодействующих электронов. Высокие значения могут приводить к влиянию избыточного отрицательного заряда на показания регистратора. Предотвращение подобного эффекта возможно путем дополнительного внедрения в рабочую зону положительных ионов с низкой кинетической энергией. Альтернативными методами нейтрализации заряда поверхности является повышение температуры образца или генерация электронно-дырочных пар под воздействием УФ-облучения.

 

Заслуживает внимания высокая эффективность технологии применения остаточного газа при давлении от 1 мбар, который ионизируется в системах NAP-XPS* под воздействием рентгеновского излучения. В результате над поверхностью образца создается облако из положительных ионов и электронов. В случае не слишком высокой плотности фотонов происходит самопроизвольная компенсация зарядов, что справедливо для всех лабораторных рентгеновских источников. Процедура носит название компенсации заряда из газовой среды.

 

На нашем сайте вы можете ознакомиться с доступными к заказу РФЭС решениями (XPS, NAP XPS и другое): оборудование рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии.

 

*«NAP-XPS» (Near-Ambient-Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy) – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) при давлении, близком к атмосферному.