Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.3: Зображення XPS

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    17702

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Поєднання особливостей рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (зокрема кількісного поверхневого елементного аналізу та інформації про хімічний стан - див. 5.3) разом з просторовою локалізацією є особливо бажаним варіантом при поверхневому аналізі. Однак, хоча значний прогрес був досягнутий у розробці техніки візуалізації XPS, все ще існує значні дослідницькі зусилля, присвячені поліпшенню доступного просторового дозволу понад те, яке є в даний час.

    Різні виробники систем візуалізації XPS прийняли різні стратегії отримання просторової локалізації - включаючи всі ті, що згадуються в розділі 7.1. Зокрема, до них відносяться

    1. Локалізація шляхом аналізу обраної (обмеженої) площі.
    2. Локалізація зонда, шляхом фокусування падаючих рентгенівських променів.
    3. Використання детекторів масиву, з відповідною оптикою зображення.

    1. Аналіз обмеженої площі

    Найпростіший підхід до локалізації XPS-аналізу полягає в обмеженні площі поверхні зразка, з якої збираються фотоелектрони за допомогою комбінації лінз і діафрагм в конструкції аналізатора електронної енергії. Основна проблема використання цього підходу самостійно полягає в тому, що в міру зменшення вибіркової площі відбувається і зібраний сигнал - отже, існує прямий компроміс між просторовою роздільною здатністю та часом збору даних.

    Практично досяжна просторова роздільна здатність рідко краще, ніж 100 мкм. Потім візуалізація поверхні зразка може бути досягнута за допомогою:

    1. переклад положення зразка під аналізатор енергії електронів, так що аналізована область переміщається по поверхні.
    2. включення електростатичних відхиляючих пластин всередині електронної оптики для переміщення області, з якої електрони збираються по всій поверхні зразка.

    Перевагою даної техніки є її відносна простота (а значить, і відносно невисока вартість) - але це відбивається на відносно поганих експлуатаційних характеристиках!

    2. Візуалізація XPS за допомогою рентгенівської фокусування

    Ще зовсім недавно це не було популярним варіантом в комерційних приладах, так як рентгенівські промені досить важко фокусуються (в порівнянні, наприклад, з зарядженими частинками). Тим не менш, з останніми вдосконаленнями в технології, розмір рентгенівського плями краще 10 мкм був досягнутий за допомогою цього підходу в комерційно доступних інструментах, і значно краща роздільна здатність, ніж це було досягнуто в спеціалізованих дослідницьких інструментах (див. Стан техніки» нижче) . Потім зображення можуть бути отримані або шляхом сканування зразка під сфокусованим рентгенівським променем, або шляхом сканування мікросфокусованого рентгенівського променя.

    Приклади спектрометрів, що використовують цю технологію:

    • PHI Квантер XPS мікрозонд

    3. Детектори масивів та оптика зображень

    Існує ряд інноваційних конструкцій для візуалізації спектрометрів, які поєднують масив (тобто багатосегментні) детектори зі складною оптикою зображення для отримання електронно-енергетичних дозволених зображень з набагато більш швидкими темпами збору. Просторова роздільна здатність, досяжна за допомогою цього підходу, також вища, ніж для будь-якого з інших згаданих методів - сучасні інструменти дають кращу роздільну здатність 5 мкм

    Приклади спектрометрів, що використовують цю технологію:

    • Омікронна нанотехнологія «NanoESCA»

    Стан мистецтва візуалізації XPS приладобудування

    Це одна з областей, в якій джерело рентгенівського випромінювання надвисокої інтенсивності пропонує основні переваги, а найвищі показники обробки зображень XPS (скануючі фотоемісійні мікроскопи), тому ті, що базуються на синхротронних джерелах. Використовуючи технологію зональної пластини для фокусування рентгенівських променів (в поєднанні з багатосегментними детекторами для підвищення швидкості збору даних) можна на таких системах отримувати зображення XPS з роздільною здатністю краще 100 нм (див., наприклад, веб-сторінки мікроскопії ELETTRA ESCA).

    Резюме

    Просторова роздільна здатність в даний час досяжна за допомогою комерційних приладів XPS зображення обмежує спектр потенційних застосувань - тим не менш, існує багато областей матеріалознавства, де отримана інформація неймовірно корисна і відносно низька просторова роздільна здатність (порівняно, наприклад, з електронно-мікроскопічні методи, такі як SAM) більш ніж компенсуються перевагою одночасного визначення хімічного стану.

    Вибрані приклади візуалізації даних XPS:

    Зображення даних XPS від Omicron NanoTechnology
    (Прокрутіть мініатюри вниз у правій рамці та натисніть на кожну, щоб побачити збільшене зображення та опис вимірювання)