К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 126
Текст из файла (страница 126)
Выпускаются также аналогичные анализаторы с подвижным коллекторным узлом с малой диафрагмой для непосредственного измерения силы тока дифракциоииых пучков мод. 981-0137 (фирма Чапаи, США). В сверхвысоковакуумную камеру помещают тормозящий анализатор и манипулятор, позволяющий в иекоторых пределах перемещать объектодерхатель, совмещая поверхность образца с фокусной точкой. Обьектодерхагаль обычно снабхают косвенным подогревателем, позволяющим иыревать образец примерно до температуры 1500 'С.
В камере дифрактометра, как правило, находится ионная пушка, формирующая пучок ионов инертного шза дчя очиспси поверхности образца с помощью ионной бомбардировки, а тюаке цилиндрический зеркальный анализатор со встроенной электронной пушкой дхл контроля степени чистоты поверхности с помощью ЭОС. Для этой цели манипушпор позволяет ююдить поверхность образца в фокальиую область зеркального анализатора, как, например, в дифрюсгометре мод. 1.АБ - 600 фирмы МЬег (Франция). Для анализа кристаллической структуры и фазового состава широкое распространение получил метод дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭ) (энергия 10 - 100 хэВ).
Этим методом махно исследовать слои толщиной около 0,1 - 10 им. Нихний предел этого илтервала толщин перекрывается толщинами слоев, доступных исследовал ив с помощью ДМЭ, а верхний предел - с толщи- нами слоев, анапюируемых рентгеновскими методами. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И АНАЛИЗА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА 407 Рас. 3.4.9. Схема хлфраяплвтра бзвэтьи звеягревэв: 1- пушка быстрых эвекцювев; г - образец; 3- прозрачный хюмвнесларуюшвй экран; 4- вязуазьиый хевтвовь При использовании этого метода электронный пучок с углом расходимости 104 - 10 3 рад и диаметром 1 - 101 мкм направгиется на поверхносп под углом примерно 1 - 2 ' к ее плоскости. Электронная пушка, формирующая этот пучок, и люмннесцентный экран расползшихся достаточно далеко от образца — на расстояниях, равных нескольким десяткам сантиметров (рис. 3.4Э), Такое расположение элементов электронографа в вакуумной камере позволяет размещать перед поверхностью образца различные устройства как для воздейспаи на поверхность (молекулярно- лучевые источники и т.п.), так и ви ее исследования другими методами (например ЭОС).
При реализации ма!ода ДБЭ энермтический анализ не требуется: составлюощая неупруго отрюкенных электронов практически не влияет на контраст дифракционных картин. Растровая туннельная микроскопия (РТМ) по физической сущности близка к методам электронной и ионной спектроскопии. В основе РГМ лежит явление квантовомехаиического туннелированна электронов между исследуемой поверхностью и подводимым к ней иа расстояние около 2 нм зовиирующим проводящим острием (иглой) малого радиуса закругления.
Высокое разрешение РТМ - примерно 0,01 нм по нормали к исследуемой поверхности и около 2 нм шголь нее - достишется из-за экспоненциальной зависимости силы туннельного тока 1 от расстояния г от острия до поверхности: где (ут - разность потенциалов между острием и образцом; В - постоянная; ф - средняя работа выхода.
Для типичньи значений ф г= (2 .. 4) 10 э эВ и сила тока 1, изменяется на порядок при изменении г всего примерно на О,1 нм. Рельеф поверхности г = 7(х, у) воспроизводится иа экране дисплея по значениям 1 = у(х, у) и — 1/2 ф = д !и 1т / дг, которые измеряются при растровом перемещении острия над поверхноспю. Таким образом в РТМ на изображениях достигается атомарное и субатомарное разрешение, т,е.
возможно наблюдение не только атомарно-молекулярного "мотива" строения поверхности, но и отдельных атомов и молекул. Поэтому РТМ яюиегся принципиально новым аналитическим методом по сравнению, например, с просвечивающей или растровой электронной микроскопией. Важно отметить, что туннельный ток может протекать как от острия к поверхности, так и от поверхности к острию.
Большим преимуществом РТМ по сравнению, например, с ДМЭ является возможносп работы микроскопа не только в вакууме, но и в газах и жидкостях, поскольку туннельный ток мало чувствителен к среде, в которой он протекает. Это позволяет контролировать атомарную топографшо, например, в процессах жидкостного химического воздействия на поверхность, при полимеризации и тщ, Благодаря свойственной РТМ высокой локализации положения острия относительно атомов поверхности возможны локализованные на отдельных атомах поверхности воздействия: электрическим полем, джоулевым нагревом, освящением одиночных атомов и групп атомов, формирование регулярных "возвышенностей" и "впадин" (нанотехнология), что принципиально позволяет создавать запоминающие устройспа сверхбольшей емкости (10!е бит.мм 1). Схема растрового пьезопривода РТМ приведена на рис.
3.4.10. Пьезоэлементы - двигатели Х 2' - перемещают острие 1 вдоль поверхности образца 2 посредством подачи на их обкладки налражений (Гх н (Г формирующих растр синхронно с перемещейием электронного луча в трубке дисплея. Туннельный ток "острие- поверхность" поддерживаегся постоянным с 1 г Рас. 3.4ЛО. Схема растреаеге пмвэвраааш РТМ (Ивтваеаавеавьв ееграв яеаяы аьезеьваиюв, а таяне Образов иастяэ вваареааеам х есаевавав швзесюав); 1 - есгряе; г - абравп; г - зазор Глава 3.4. СВЕРХВЫСОКОВАКУУМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ помощью пьезоэлемента У, н об рого подается напряжени (г .
, на кладки кото- тела ионн ( нного травления) обнажаютс яжение (~~ Изменение атомные слои. А я новые этого напряжения, возникающего томный состав этих слоев щего вследствие ИНЭ, ~бр~~ ~~ы нельного заза а, СОР еф с помощью усилите о ратной связи исп ло нескольких микр микрос мов на цн ктр ного луча на дисплее знать скорость Распыления м ции яркости эле он микрометров. Необх алима увствительность пьезоприво ов ения материала исслеокало 5 - 10 н /В. м ходится изм образца, которую, как пРавил, Оспа о, приРежим работы, и к змерять независимыми способами.
лнзации РГМ, объяс малым рабочим заза м шпощейся чрезвычай оты, при ~~тором определяется ескои каждого слоя, называют ~мам послойного аналию, верхноспю, является защита от м которого в в за, для реализации в вакуумной камере предусматри основном ви аций. Этн вибр ации в ионную пушку. ивают На рис. 3.4.12 нве ки лосцакн слаииого анализа с помощью ЭОС а рис.
3.4.11 приведена Аа-Мо-БЕ системы дена схема одного из О о Шаговый пьезоприво дной из наиболее ин ма (" паучок" ) прелназначен лля убо - э гр го (предав цак ос и прн ениЯ повеР™хности - о трию. ости о азости бр - Во вторично-ионной масс-спе оск— и .
пии (ВИМС) собираются, я по отношению масс О М 1.Ы р Англия; Райс БС1- ложигтль ные нли отрицательные ионы. При бомбард ов нонной целью яющегс е ионы. ОсНР вке паверхнааси зверя определение концентела пучком ускоренных ионов ои дят процессы, приво ов происхо- ному току его ; па измереннводящие к образованию от его вторичных ионов в зависимости Ео нво от времени ионного травления. П практической реализации ВИМС типов. аэто необходима оверх- кратно заряженных и ион при аоударении с и мирующая упругое нли неупругое ской пр е, перезарядитьая, адсо б ироды, максимально о поверхности или или прон р ироваться на многократно о заряженных иона, очищенный от икнуть в глубь твердого тральных недр ся нон в- частиц и ионов в, быстрых ней- кратных каскадных ст -реву,м „,ироды. д - дру"й химической МИШ олкновений с атомами необхо масс-анализ а вторичных частиц енн теряет энергию, не(' —..„ и ходим масс-спектр о метр с не,—,.„ализуется н высоким разрешением по ением по массовым числам.
дновременно с этим в рез льта энергии первичн ш ыми ионами атомам еш часть атомов распыллетс р шатки ч ныхи о и ется в виде положительых и отрицательных ионов, а также ь частиц, т.е. возни ь ! результате распьшения твердого 4 1 а) з Рвс. 3.4.12. Р еа . Результаты аесаеявзге маы аза вералааа Аа, МО а Вл яа аьубааз Ваа слагали Аа-Ма-ЯЪ а - после напыления; б- после прогрева; Г - арена распыления Рас.
3.4.11. Схема Ояаагз яз ззризатеа РТМ: ! - Сатане; 2- сбразеп; 3 — лемпфер; 4- вялгавая прукана ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И АНАЛИЗА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА 499 В качестве первичных бомбардирующих частиц наиболее часто используют положительные ионы инертных газов (чаще ионы аргона) либо ионы кислорода и цезия. Прн анализе тонхих слоев, исследовании органических соединений, процессов адсорбции, сегрегации сила первичного тока /1 Я 10 э ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
