Spectroscopia pierderii de energie caracteristică de către electroni

Spectroscopia de pierdere a energiei electronilor ( în engleză Electron Energy Loss  spectroscopy (EELS) ) este un tip de spectroscopie electronică în care materia studiată este iradiată cu electroni cu un interval de energie îngust, iar pierderea de energie a împrăștiate inelastic.

Descriere

Pierderea de energie caracteristică de către electroni acoperă o gamă largă de la 10 −3 la 10 4 eV și poate apărea ca urmare a diferitelor procese de împrăștiere, cum ar fi:

• excitarea nivelurilor profunde (100-10 4 eV);
• excitarea plasmonilor și tranzițiile electronice interbande (1-100 eV);
• excitarea vibrațiilor atomilor de suprafață și adsorbat ( 10–3–1 eV).

Termenul „spectroscopie caracteristică a pierderii de energie a electronilor (ECEE)” are un dublu sens. Pe de o parte, este folosit ca termen general pentru metodele de analiză a pierderilor de energie de către electroni pe întregul interval de la 10–3 la 104 eV.

Pe de altă parte, are o semnificație mai restrânsă de a desemna o tehnică pentru studierea pierderilor caracteristice doar ale celui de-al doilea grup, cu energii în intervalul de la câțiva eV la câteva zeci de eV, asociate cu excitația plasmoanelor și tranzițiile electronice interbande. În acest caz, primul grup de pierderi face obiectul spectroscopiei HPEE la nivel profund, iar al treilea este subiectul spectroscopiei de înaltă rezoluție a pierderilor de energie caracteristice de către electroni . Cea mai frecventă utilizare a metodei ESHEE (și anume, în sens restrâns) este asociată cu rezolvarea unor probleme precum determinarea densității electronilor implicați în oscilațiile plasmei și analiza chimică a probelor, inclusiv analiza distribuției elementelor în adâncime.

Istorie

Tehnica a fost dezvoltată de J. Hiller și R. F. Baker la mijlocul anilor 1940 [1] , dar nu s-a răspândit în următorii 50 de ani. Și abia în anii 1990 a început să se răspândească datorită îmbunătățirii tehnologiilor de vid și a microscoapelor.

EELS și EDX

EELS este adesea considerat a fi complementar cu EMF (EDX) , care este o altă tehnică spectroscopică comună disponibilă pe multe microscoape electronice. EMF este bun pentru determinarea compoziției atomice a substanțelor, ușor de utilizat și ceva mai sensibil la elementele grele. ESHEE, pe de altă parte, a fost istoric o tehnică mai dificilă, dar, în principiu, capabilă să măsoare compoziția atomică, legăturile chimice, proprietățile benzilor de valență și conducție, proprietățile suprafeței etc. ESHEE este de preferat pentru lucrul cu numere atomice relativ scăzute. , unde marginea benzii de absorbție este mai ascuțită, este mai ușor de determinat și disponibil experimental (la o energie de absorbție mare (>3 keV), semnalul este foarte slab).

Măsurătorile grosimilor

EELS vă permite să măsurați rapid și destul de precis grosimea locală a unei probe în TEM. [2] Următoarea procedură este cea mai eficientă: [3]

• Măsurați spectrul EELS în intervalul de energie de -5..200 eV (mai mult este mai bine). O astfel de măsurare se poate face într-un timp scurt de expunere (milisecunde), astfel încât să se poată face pe substanțe instabile sub fascicul eleronului.
• Analiza spectrului: izolați vârful zero-loss (ZLP) și calculați valoarea sa integrală ( I 0 ) și valoarea integrală a întregului spectru ( I ).
• Grosimea t = mfp * ln(I/I 0 ) . Unde mfp este calea medie a electronilor împrăștiați inelastic, valoare tabelară. [patru]

Rezoluția spațială în această metodă este limitată de localizarea plasmonului (~ 1 nm), [2] adică hărțile de grosime pot fi obținute în STEM cu o rezoluție de ~ 1 nm.

Vezi și

• Microscopia electronică cu transmisie cu energie filtrată
• Microscop pentru transmisie de electroni

Note

1. ↑ Hillier, J și Baker, RF Microanalysis by means of electrons  // J. Appl  . Fiz.  : jurnal. - 1944. - Septembrie ( vol. 15 , nr. 9 ). - P. 663-675 . - doi : 10.1063/1.1707491 . - Cod biblic .
2. ↑ 12 Egerton , 1996 .
3. ↑ Iakoubovskii, K.; Mitsuishi, K.; Nakayama, Y.; Furuya, K. Măsurători de grosime cu spectroscopie de pierdere a energiei electronilor  (ing.)  // Cercetare și tehnică Micr : jurnal. - 2008. - Vol. 71 , nr. 8 . - P. 626-631 . - doi : 10.1002/jemt.20597 . — PMID 18454473 . Arhivat din original pe 22 septembrie 2017.
4. ↑ Iakoubovskii, Konstantin; Mitsuishi, Kazutaka; Nakayama, Yoshiko; Furuya, Kazuo. Calea liberă medie a împrăștierii inelastice a electronilor în solidele elementare și oxizi folosind microscopia electronică cu transmisie: comportament oscilator dependent de numărul atomic  // Physical Review B  : journal  . - 2008. - Vol. 77 , nr. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevB.77.104102 . - Cod . Arhivat din original pe 3 martie 2016.

Literatură

• Oura K., Lifshits V. G., Saranin A. A. et al. Introduction to surface physics / Ed. V. I. Sergienko. — M.: Nauka, 2006. — 490 p.
• Egerton, Spectroscopie de pierdere a energiei electronilor  RF în microscopul electronic . — al 2-lea. - New York: Plenum, 1996. - ISBN 978-0-306-45223-9 .

Link -uri

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)