Диссертация (1150372), страница 30
Текст из файла (страница 30)
И действительно, каквидно из Рисунка 65, для такого двухкомпонентного кристалла как SiC удалосьзарегистрировать периодические колебания интенсивности компонента28Si+, правда, созначительно меньшей глубиной модуляции, чем для сапфира. Последнее, по-видимому, связанос его существенно более высокой поверхностной проводимостью по сравнению с сапфиром.150Рисунок 65. Зависимость интенсивности 28Si+ от времени, полученная при распылении SiC.Аналогичная ситуация наблюдается и в случае нитрида галлия (см.
Рисунок 66)Рисунок 66. Зависимость интенсивности 71Ga+ от времени, полученная при распылении GaN.151В настоящей работе показано, что при распылении сапфира в импульсном тлеющемразряде в комбинированном полом катоде возникают условия, позволяющие регистрироватьпараметры его кристаллической структуры. Подобный эффект, по-видимому, связан свозникновениемтонкогопроводящегослоя,длякоторогосуществуетзависимостьповерхностного потенциала от локальной величины тока на поверхность пробы. Обнаруженныйэффектможетбытьиспользовандляполученияструктурнойдвухкомпонентных, в первую очередь, кислородсодержащих кристаллов.информациидля152ЗаключениеТаким образом, в настоящей работе разработана методология прямого элементного иизотопногоанализанепроводящихматериаловспомощьювремяпролетноймасс-спектрометрии с импульсным тлеющим разрядом.
Рассмотрены различные типы проб попроводимости (полупроводники и диэлектрики) и дисперсности (монолитные и порошковые).Предложены несколько различных подходов к их анализу, основанных на образованииустойчивого проводящего поверхностного слоя при распылении в КПК. В итоге, для анализанепроводящих проб методом масс-спектрометрии с DC PGD в КПК предлагается схема,представленная на Рисунке 67.Непроводящие пробыПолупроводникиДиэлектрикиТермическиМонолитныеПорошковыеустойчивые неустойчивыеустойчивая поверхностная проводимостьустойчивая поверхностная проводимостьраспыление распылениевформируетсяне формируетсяформируетсяне формируетсяприобычномпониженных непосредствен- измельчение запрессовываниережимедлительности ное распылениеимпульса,непосредственное прессование запрессовываниеимикрочастицметаллическоготонкогомикрочастицпрессованиепробы напокрытия наслоя напробы натонкогопроводящуюповерхностьпроводящуюпроводящуюслоя наматрицупробыматрицуматрицудавлении инапряжениинапылениераспылениепроводящуюматрицуМешающее влияние воды и кислородаСлабоеСильноеПродувка разрядной ячейки, использованиеПродувка разрядной ячейки, использование добавки водорода вдобавкиразрядный газ, оптимизация времени задержкиводородавразрядныйоптимизация времени задержкигаз,+ Использование геттерных свойств Та КПКЕсли сигнал Та и его кластеров мешает определению целевыхкомпонентов, использование поочередно TaКПК и AlКПКРисунок 67.
Схема анализа непроводящих образцов методом времяпролетной массспектрометрии с DC PGD в КПК.153Так, если поверхностное сопротивление пробы оказывается достаточным дляформирования устойчивого проводящего поверхностного слоя в КПК (полупроводниковые инекоторые диэлектрические пробы), то осуществляется их непосредственное распыление. Приэтом для термически неустойчивых проб требуется использование пониженных значенийдлительности импульса, давления и напряжения в отличие от термически устойчивых образцов.Если же устойчивая проводимость не формируется, предлагается использовать прессованиетонкого слоя порошковой пробы (для монолитных проб с предварительным измельчением) илизапрессовывание микрочастиц пробы на проводящую матрицу, а для монолитных образцовтакже возможно напыление металлического покрытия на поверхность пробы.При этом в случае сильного мешающего влияния воды и кислорода (например, дляпорошковых и оксидных проб) рекомендуется наряду с обычными способами подавления этоговлияния (продувка разрядной ячейки, использование добавки водорода в разрядный газ,оптимизациявременизадержки)использоватьтанталовыйвспомогательныйкатод,обладающий хорошими геттерными свойствами.
В случае, если сигналы катода или егокластеровмешаютопределениюкаких-либокомпонентов,предлагаетсяпоочередноеиспользование TaКПК и AlКПК.Градуировка проводится с помощью стандартных образцов, а в их отсутствие – спомощью коэффициентов RSF для схожей матрицы. Также возможен полуколичественныйанализ без стандартных образцов по соотношению интенсивностей компонентов.154ВЫВОДЫ1. Показана высокая эффективность импульсного разряда тока смещения в КПК посравнению с другими типами тлеющего разряда.2.
Установлен механизм распыления непроводящих образцов в импульсном тлеющемразряде с комбинированным полым катодом.3. Показано, что разрядная ячейка с танталовым вспомогательным катодом за счет егогеттерных свойств обеспечивает практически полное устранение влияния воды и кислорода нарезультаты анализа.4. На основе установленного механизма разработаны методические подходы кэлементному и изотопному анализуразличных видов непроводящих материалов методомвремяпролетной масс-спектрометрии с импульсным тлеющим разрядом.5. Напримересапфираобнаруженмеханизмраспылениядвухкомпонентныхкристаллов в импульсном тлеющем разряде, позволяющий регистрировать параметры ихкристаллической структуры.155СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙGDMS - масс-спектрометрия с тлеющим разрядомGDOES - оптическая эмиссионная спектроскопия с тлеющим разрядомEDS- энергодисперсионная рентгеновская спектроскопияНАА – нейтронно-активационный анализPIXE – рентгеновская эмиссия, вызванная частицамиRSF – коэффициент относительной чувствительностиSNMS (secondary neutral mass spectrometry) - масс-спектрометрия вторичных нейтралейSSMS - искровая масс-спектрометрияTIMS (thermo ionization mass spectrometry) – термоионизационная масс-спектрометрияTOF MS (time-of-flight mass spectrometry) – времяпролетная масс-спектрометрияВДС – спектрометрия с волновой дисперсиейВИМС - масс-спектрометрия вторичных ионовИСП МС –масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмойИСП ОЭС – оптическая эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмойКПК – комбинированный полый катодЛА ИСП ОЭС – оптическая эмиссионная спектроскопия с лазерной абляцией и индуктивносвязанной плазмойЛА ИСП МС - лазерная абляция с масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмойЛИЭС - лазерно-искровая эмиссионная спектрометрияМСИЛ - масс-спектрометрия с ионизацией лазеромПЗС – прибор с зарядовой сязьюРФА – ретгенофлуоресцентный анализРФЭС – рентгеновская фотоэлектронная спектроскопияЭДС – спектрометрия с энергетической дисперсиейЭЗМА – электронно-зондовый микроанализЭОС – электронная Оже-спектроскопия156СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.
Кельнер, Р. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. Т. 2. / Р. Кельнер, Ж.-М. Мерме, М.Отто, Г. М. Видмер / под ред. Ю.А. Золотова. – Москва: Мир, АСТ, 2004.– 728c.2. Fittschen U.E.A. et al. Trends in environmental science using microscopic X-ray fluorescence / U.E. A. Fittschen, G. Falkenberg // Spectrochim. Acta, Part B – 2011. – V. 66 – Is. 8 – P. 567–580.3. Castilhos N.D.B. de et al. X-ray fluorescence and gamma-ray spectrometry combined withmultivariate analysis for topographic studies in agricultural soil. / N. D. B.
de Castilhos, F. L.Melquiades, E. L. Thomaz, R. O. Bastos // Appl. Radiat. Isot. – 2015. – V. 95 – P. 63–71.4. Mukhamedshina N.M. et al. Application of X-ray fluorescence for the analysis of sometechnological materials / N. M. Mukhamedshina, A. A. Mirsagatova // Appl. Radiat. Isot. – 2005. – V.63 – P. 715–722.5. Satovic D. et al. Use of portable X-ray fluorescence instrument for bulk alloy analysis on lowcorroded indoor bronzes / D.
Satovic, V. Desnica, S. Fazinic // Spectrochim. Acta, Part B – 2013. – V.89 – P. 7–13.6. Cernohorsky T. et al. ED XRF analysis of precious metallic alloys with the use of combined FPmethod / T. Cernohorsky, M. Pouzar, K. Jakubec // Talanta – 2006. – V. 69 – P. 538–541.7. Пантелеев, Ю.А. Аналитические методы определения компонентов жидких радиоактивныхотходов / Ю. А.
Пантелеев, А. М. Александрук, С. А. Никитина, Т. П. Макарова, Е. Р. Петров,А. Б. Богородицкий, М. Г. Григорьева // Труды Радиевого института им. В.Г. Хлопина – 2007. –Т. 12 – С. 123–147.8. Vasilescu A. et al. Studies on ancient silver metallurgy using SR XRF and micro-PIXE / A.Vasilescu, B. Constantinescu, D. Stan, M.
Radtke, U. Reinholz, G. Buzanich, D. Ceccato // Radiat.Phys. Chem. – 2015. – V. 117 – P. 26–34.9. Pessanha S. et al. Application of spectroscopic techniques to the study of illuminated manuscripts: Asurvey / S. Pessanha, M. Manso, M. L. Carvalho // Spectrochim. Acta, Part B – 2012. – Т. 71-72 – Is.1 – P. 54–61.10. Hollas J.M.Modern spectroscopy / J. M. Hollas – Chichester: John Wiley & Sons, Ltd, 2004. 4thed.– 452p.11. Goldstein J. et al. Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis / J.
Goldstein, D.Newbury, D. Joy, C. Lyman, P. Echlin, E. Lifshin, L. Sawyer, J. Michael – Springer Science+BisinessMedia, LLC, 2003. 3d ed.– 690p.12. Pisonero J. et al. Critical evaluation of the potential of radiofrequency pulsed glow discharge-timeof-flight mass spectrometry for depth-profile analysis of innovative materials / J. Pisonero, N. Bordel,C. G. de Vega, B. Fernandez, R. Pereiro, A. Sanz-Medel // Anal. Bioanal. Chem. – 2013. – V. 405 – P.5655–5662.15713. Limandri S.P. et al.
Standardless quantification by parameter optimization in electron probemicroanalysis / S. P. Limandri, R. D. Bonetto, V. G. Josa, A. C. Carreras, J. C. Trincavelli //Spectrochim. Acta, Part B – 2012. – V. 77 – P. 44–51.14. Suzuki D. et al. Direct isotope ratio analysis of individual uranium – plutonium mixed particleswith various U / Pu ratios by thermal ionization mass spectrometry / D. Suzuki, F.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
