Kratos Analytical

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФС, XPS или ЭСХА, ESCA)

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФС, XPS), которая также называется ESCA (электронная спектроскопия для химического анализа, ЭСХА) позволяет получать информацию о химическом и элементном составе образцов вне зависимости от типа материалов, которые планируется проанализировать. Образец подвергают облучению рентгеновскими лучами - монохроматического источника или источника нефильтрованных  Al Kα или Mg Kα – после этого фотоэлектроны покидают поверхность образца. Кинетическая энергия испущенных электронов зависит от элемента, на котором изначально находились фотоэлектроны. Положение и интенсивность пиков на энергетическом спектре позволяет изучить химическое состояние и предоставляет информацию, необходимую для количественной оценки.

В зависимости от химического состояния атома изменяется энергия связи (ЭС) фотоэлектрона, что приводит к изменению измеренной кинетической энергии (КЭ). Отношение ЭС к измеренной кинетической энергии (КЭ) фотоэлектрона выражается простым уравнением ЭС = hv – КЭ, где hv – энергия фотона (рентгеновского). При помощи подобных химических сдвигов можно сделать вывод о химическом состоянии и о связях элементов.

Рентгеновские лучи в современных спектрометрах проходят фильтрацию энергией или монохроматизацию кварцевым кристаллом с целью производства рентгеновских лучей с очень небольшим разбросом по энергии. Монохроматическое рентгеновское облучение образца обеспечивает высокое разрешение по энергии химических сдвигов, а также позволяет детально изучить линии профиля и небольших изменений связей элементов в валентной зоне.

Фотоэлектроны могут быть собраны с поверхности в двух измерениях для создания изображений элементного или химического состава поверхности.

Электронная Оже-спектроскопия (AES) и растровый микрозонд Оже (SAM) 

При спектроскопии AES пучок электронов используется при перемещении зонда по поверхности. В результате электронных перегруппировок внутри атомов, Оже-электроны, характеризующие каждый отдельный элемент, присутствующий на поверхности, отделяются от поверхности образца.

На спектре отображаются только электроны, испущенные с самых верхних атомных слоев, потому данный метод часто используется для исследования поверхностей. Электронная Оже-спектроскопия (AES) позволяет оценить присутствие всех элементов, кроме водорода и гелия, при этом чувствительность метода позволяет определить примеси, составляющие менее 1 процента монослоя. Так как электроны зонда могут концентрироваться в области диаметром <0,5 микрон, возможно проведение анализа более высокого разрешения (растровый микрозонд Оже, SAM). В результате растрирования пучка сфокусированных электронов одновременно на видеодисплее с использованием растрового электронного микроскопа создаются оптические изображения и отображения распределения элементов на поверхности. Благодаря возможности точного определения области для анализа спектроскопия AES особенно подходит для исследования незначительных характеристик микроэлектронных схем или частиц, расположенных на поверхности очень тонкого слоя.
 

Спектроскопия рассеяния ионов (ISS)

Пучок положительно заряженных ионов, которые получены с образца He или Ar направляется на поверхность. Некоторые ионы отражаются, что приводит к потере энергии и, соответственно, простому парному столкновению ионного пучка с определенным атомом поверхности. При любом постоянном угле рассеивания, который представляет собой угол между ионным источником и анализатором, потеря энергии будет зависеть исключительно от массы атома поверхности, который вызвал рассеивание. Получение спектра ISS является достаточно несложным процессом, который осуществляется путем записи количества рассеянных ионов, собранных за одну секунду в виде функции их энергии от нулевого значения до значения энергии первичного пучка. Данный способ является уникальным, поскольку позволяет изучать все слои поверхности, включая самые нижние, а также является дополнением к вторично-ионной масспектрометрии SIMS.