[理學(xué)]電子能譜學(xué)第11講低能離子散射譜iss(完整版)
【正文】 本原理已知質(zhì)量ｍ 1和能量Ｅ 0的一次離子入射到樣品表面 (靶原子質(zhì)量ｍ 2)后 ,在固定散射角處測量彈性散射后的一次離子的能量分布 (Ｅ 1)。 ? 這是因為低能離子散射法對表面非常敏感，本底氣體的吸附層會嚴(yán)重地減小分析表面的離于散射產(chǎn)額。離子流密度約在幾十微安／厘米 2，離子能量在 500eV一 2KeV內(nèi)，能量分散性約 2eV。深度分辨率可達幾個納米，無需行逐層剝蝕。 ? 當(dāng)入射離子能量較低時 (離子動能為 100電子伏至幾千電子伏 )，可以得到低能離子散射增 (ISS)； ? 當(dāng)入射離子能量很高時 (25千電子伏到幾個兆電子伏 )，稱為盧瑟福背散射 (RBS)。 ? Smith還對吸附在銀上的一氧化碳進行了研究，由碳峰和氧峰的相對高度推導(dǎo)出 CO的吸附結(jié)構(gòu)信息。 ? 這種單原子層的靈敏度，在諸如多相催化劑、原子擴散、合金的分凝、氧化、腐蝕的研究中是非常重要的，它使ISS成為最有效的表面分析手段之一。 ? 在能譜上，根據(jù)峰的位置和高度就能了解表面原于的質(zhì)量、化學(xué)成分或原子數(shù)目。（ 4) 氣體向離子源的泄漏要能精確控制，供給電子的燈絲要便于更換，這些因素都很重要。 ? 正離子探測也常用電子通道板倍增器。 清華大學(xué)化學(xué)系材料與表面實驗室 17 離子散射原理 根據(jù)能量守恒和動量守恒導(dǎo)出的 對于常用的 90度散射來說，上式簡化為： 能量標(biāo)度就變成了表面上靶原子的質(zhì)量標(biāo)度。 清華大學(xué)化學(xué)系材料與表面實驗室 21 離子中和 ? 在低能散射時離子中和是一個重要問題。這個本底除了由背散射碰撞損失了能量的離子形成以外，還由穿入到金內(nèi)、在向內(nèi)向外反復(fù)碰撞的行程中損失了能量的離子所造成的。利用遮蔽效應(yīng) ,可以研究表面原子結(jié)構(gòu)。 ? 常使用中和電子槍 ,用低能電子流照射樣品 ,以清除積累的表面電荷。但是入射離子能量也不能過低 ,否則散射效應(yīng)減弱。 清華大學(xué)化學(xué)系材料與表面實驗室 33 質(zhì)量分辨率 ? 當(dāng)靜電能量分析器工作在 ΔＥ /Ｅ為常數(shù)模式 ,且Ａ ≈1,則散射角 θ大時有最佳質(zhì)量分辨率。 ? 新技術(shù)的兩個本質(zhì)特點是 :(1)允許在散射角近于 180176。用現(xiàn)代發(fā)展的計算機模擬方法分析的實驗結(jié)果允許定量地確定頂部Ｓ層的不完整性。因為離子照射引起的充電效應(yīng)較電子照射時的為小。 ? 用 3He比用 4He靈敏度高，這主要是由于在約定能量下 3H e的速度較高和離子百分比較大所致。 ? 另一個可能的缺點是因離子照射所引起的表面損傷。證實了ZnS， CdS的單極存在。把 E對 ψ曲線上環(huán)形線形狀的巨大變化，同表面上原子排中的上下臺階和單個空位聯(lián)系起來。該催化劑在合成乙醇中是活性催化相 (ａ )插入到超高真空系統(tǒng)中 。 清華大學(xué)化學(xué)系材料與表面實驗室 52 內(nèi)容提要 ? 什么是低能離子散射譜？ ? ISS的原理是什么？ ? 散射產(chǎn)率的因素？ ? ISS一般采用那些離子源？有何特點？ ? ISS的信息特點 ? ISS和 RBS的比較 ? ISS儀器的結(jié)構(gòu)？ ? 中和效應(yīng)？ ? 陰影效應(yīng)？ ? 荷電效應(yīng)？ ? 應(yīng)用特性 The END 。(ｃ )用 1ｋｅＶＡｒ +濺射 15ｍｉｎ 。為了使這種方法更加精確，還得要考慮晶格的熱振動。在單晶中 ,原子規(guī)則排列 ,會使入射離子沿某些特定方向入射時 ,可能遇到敞開的溝道 (在密排的壁間 ),穿透進入晶格較深處。減輕這種損傷的辦法是降低入射離子流的密度，使樣品處于“靜態(tài)”的模式。 ? 在室溫 (虛線 )下有一個很強的鎢峰，其它峰極小。 ? 用 He和 N e離子束對熱軋 Fe— Mo— Re合金進行定性表面分析的情況，說明用較重的離子能改善質(zhì)量分辨率。 ? 此外提出了一種近似的數(shù)據(jù)處理 ,允許從極角能譜中得到表面粗糙度的估算。(2)用經(jīng)典的散射截面近似計算面內(nèi)散射強度 ,簡化了方法。 時 ,有最大質(zhì)量分辨率。 清華大學(xué)化學(xué)系材料與表面實驗室 32 角度的選擇 ? ＩＳＳ實驗中需要考慮的角度有三個 :入射角、散射角和方位角 (對單晶樣品而言 ,為繞樣品法線旋轉(zhuǎn)的角度 )。 ? 發(fā)現(xiàn)以準(zhǔn)單層的覆蓋率吸附到鎳上的硫和氧其散射強度與表面覆蓋率也有線性關(guān)系。若改變?nèi)肷浞较颍瑒t可能看見第二層原子的譜峰。為了解釋這種現(xiàn)象，人們不得不認(rèn)為，不是穿透的離子被有效地中和了，就是表面以下總的散射產(chǎn)額出乎尋常地減小了。因此，散射產(chǎn)物的利用率很低。散射截面又是離子和靶原子之間相互作用勢 V(r)的函數(shù)。前置放大器，脈沖計數(shù)等信號處理系統(tǒng)與 AES、XPS等相同。實驗過程中．散射室的壓力應(yīng)在 l 10－ 9托或更低。
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