Оже-электронная спектроскопия
Cтраница 2
В оже-эффекте электроны испускаются веществом в процессе безрадиационного перехода атома из возбужденного состояния, возникшего при бомбардировке пучком рентгеновских лучей или электронов, в основное состояние. Оже-электронная спектроскопия занимается измерением энергий и относительных ин-тенсивностей этих, выбитых из атомов электронов. Таким образом, она отличается от РЭ-спектроскопии тем, что связана с электронами, выброшенными не в первичном, а во вторичном процессе. Энергия оже-электрона зависит только от атомных уровней, участвующих во вторичном процессе, и совершенно не зависит ( в отличие от РЭС) от энергии возбуждающего потока. Другими словами, энергия электронов, регистрируемых в ОЭС, определяется исключительно природой испускающих их атомов и их химическим окружением. Поэтому изучение оже-спектров не требует применения монохроматического источника возбуждения. [16]
Таким образом, метод внутреннего трения позволяет получить важную информацию о зернограничной сегрегации некоторых примесей при развитии обратимой отпускной хрупкости стали и сплавов железа: оценить концентрацию примеси на границах зерен, ее зависимость от температуры и длительности охрупчивающей обработки, энергию взаимодействия примесных атомов с границами зерен. Применение этого метода целесообразно в тех случаях, когда из-за отсутствия или незначительной доли межзеренного разрушения Оже-электронная спектроскопия и другие прямые методы, требующие обнажения больших участков межзерен-ных границ, неприменимы. [17]
Оказалось, что при этом в усталостном изломе появляется значительная доля межзерен но го разрушения. Для объяснения этого явления Ритчи привлек представления о влиянии сегрегации примесей на охрупчивание стали в водородсодержащей среде и, определив с помощью Оже-электронной спектроскопии, что поверхности разрушения охрупченных образцов обогащены ослабляющими межзеренное сцепление примесями фосфора и кремния, а также усиливающими сегрегацию этих примесей легирующими элементами, - никелем и марганецем, - заключил, что объяснение полученных им результатов можно свести к взаимодействию примесей с атомарным водородом, адсорбируемым из воздуха на поверхности трещины в процессе усталостных испытаний. [18]
 |
Смещение линий испускания / и поглощения ( 2 из-за потери энергии на отдачу. [19] |
Многие современные физические методы исследования металлов основаны на изучении взаимодействия объекта с каким-либо видом электромагнитных волн. Помимо классических ( оптических, рентгеновских и электронно-микроскопических) методов, используются ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонанс [1]; методы исследования поверхности ( Оже-электронная спектроскопия и дифракция медленных электронов); электронная спектроскопия для химического анализа; ионный микрозонд [2] и др. Во всех случаях изучается поглощение, рассеяние падающих или испускание вторичных электромагнитных волн ( или пучка электронов, ионов) частицами исследуемой системы. При некоторых энергиях падающего излучения, совпадающих с энергиями соответствующих переходов в системе, интенсивность эффекта возрастает - такие методы являются резонансными. [20]
В трех наиболее важных методах поверхностного химического анализа производится анализ по энергиям электронов, эмиттированных с поверхности под действием бомбардировки ее либо ультрафиолетовыми фотонами, либо рентгеновскими фотонами, либо электронами. Все эти методы электронной спектроскопии базируются на том факте, что часть вылетевших электронов имеют энергии, характерные длщ определенных комбинаций энергетических уровней атомов, и, следовательно, характеризующие типы атомов, из которых состоит данное твердое тело. Процессы, происходящие в ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии ( УФЭС), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии ( РФЭС) и Оже-электронной спектроскопии ( ОЭС), схематически показаны на рис. 2.2 с помощью диаграмм одноэлектронных энергетических уровней. [21]
Впервые ДМЭ-картина Si ( lll) 7 х 7 была опубликована в работе Фарнсворта и др. ( 1959), но окончательная расшифровка структуры, ответственной за эту картину, произошла только в самом конце 80 - х годов. На ранних этапах исследования существовало подозрение, что появление структуры Si ( lll) 7 x 7 является симптомом присутствия примесей вблизи поверхности, которые, образуя новые химические связи, инициируют ее реконструкцию. Одно из предположений состояло в том, что примесь ( возможно, углерод или хлор) сидит в кремнии под поверхностью. Оже-электронная спектроскопия могла не обнаруживать этой примеси, поскольку последняя могла лежать глубже длины свободного пробега Оже-электронов относительно неупругого рассеяния. [22]
Для легких элементов ( с атомным номером Z 20) Оже-эмис-сия является более вероятной, чем эмиссия рентгеновских лучей, если дырка создается в К-оболочке, Для Z 15 вероятность Оже-процесса с начальным состоянием в К-оболочке становится пренебрежимо малой. Для более высоких Z Оже-процессы доминируют, если дырки были созданы в других атомных оболочках. Таким образом, если первичный электронный пучок имеет энергию ниже 100 эВ, то будут преобладать Оже-процессы. Высокая вероятность Оже-эмиссии в сочетании с высокой плотностью потока падающих электронов, легко достижимой на практике, оказались теми факторами, которые способствовали появлению Оже-электронной спектроскопии ( ОЭС), которая оказалась чрезвычайно чувствительным методом химического анализа поверхности и получила широкое распространение. [23]
Поскольку испускание оже-электронов является вторичным процессом, безразлично каким путем достигается первоначальная ионизация атома с образованием положительной дырки [ 110, с. В 1970 г. Зигбан и его группа провели изучение оже-процесса, вызванного электронным ударом, на примере бромме-танов, этана и бензола. При этом выяснилось, что между химическими сдвигами и валентно-электронными характеристиками, а также другими свойствами молекул нет таких простых отношений, какое имеет место для химических сдвигов в рентгеноэлектронной спектроскопии. Поэтому оже-электронная спектроскопия не представляется особенно перспективной для структурного органического анализа. Однако она является наряду с родственным ей методом автоионизации ( см. [ 109, с. [24]
Поскольку испускание оже-электронов является вторичным процессом, безразлично каким путем достигается первоначальная ионизация атома с образованием положительной дырки [ 110, с. В 1970 г. Зигбан и его группа провели изучение оже-процесса, вызванного электронным ударом, на примере бромме-танов, этана и бензола. При этом выяснилось, что между химическими сдвигами и валентно-электронными характеристиками, а также другими свойствами молекул нет таких простых отношений, какое имеет место для химических сдвигов в рентгеноэлектроннои спектроскопии. Поэтому оже-электронная спектроскопия не представляется особенно перспективной для структурного органического анализа. Однако она является наряду с родственным ей методом автоионизации ( см. [ 109, с. [25]
Важным аспектом любого исследования разрушения является фрактография. Она находится в центре многих споров о механизмах тех или иных процессов и мы в данном обзоре также использовали фрактографические данные для выбора из двух альтернативных объяснений. Мы призываем исследователей больше использовать фрактографию при малых увеличениях ( например, 200 - 1000 X) при анализе часто встречающихся разрушений смешанного или составного типа. При этом следует производить оценку относительного вклада различных типов разрушения [55, 124], а также ( если возможно) приводить количественные данные о таких особенностях, как вторичное растрески - вание, размер фасеток скола и лунок на поверхности разрушения. Наконец, более широкое использование оже-электронной спектроскопии, в тех случаях, когда ее применение возможно, также может дать интересные результаты. [26]
Страницы: 1 2