材料表面分析技術(shù)在激光制造中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-08-31 17:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 品則需要噴鍍導(dǎo)電層。⑶掃描探針顯微分析以掃描隧道顯微鏡（STM，Scanning Tunneling Microscope）和原子力顯微鏡（AFM， Atom Force Microscope）為代表的掃描探針顯微術(shù)（SPM，Scanning Probe Microscope）， 是繼高分辨透射電鏡之后的一種以原子尺寸觀察物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的顯微鏡，其分辨率水平方向可達(dá)0. 1 nm，垂直方向達(dá)0. 01 nm。由于掃描隧道顯微鏡是以量子隧道效應(yīng)為基礎(chǔ)， 以針尖與樣品間的距離和產(chǎn)生的隧道電流為指數(shù)性的依賴(lài)關(guān)系成像的， 所以要求樣品必須是導(dǎo)體或半導(dǎo)體。原子力顯微鏡（AFM，Atomic Force Microscope）是根據(jù)極細(xì)的懸臂下針尖接近樣品表面時(shí)，檢測(cè)樣品與針尖之間的作用力（原子力）以觀察表面形態(tài)的裝置。因此對(duì)非導(dǎo)體同樣適用，彌補(bǔ)了掃描隧道顯微鏡之不足。掃描探針顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)是可以在大氣中高倍率地觀察材料表面的形貌。逐漸縮小掃描范圍， 可由?? 宏觀 的形貌觀察過(guò)度到表面原子分子的排列分析。⑷場(chǎng)離子顯微鏡場(chǎng)離子顯微鏡（ FIM，F(xiàn)ield Ion Microscope）是另一種直接對(duì)原子成像的方法。其原理是： 將試樣作成曲率半徑為20~ 50 nm 的極細(xì)針尖， 在超高真空中當(dāng)施加數(shù)千伏正電壓時(shí)針尖表面原子會(huì)被逸出，并呈正離子態(tài)， 在電場(chǎng)作用下，以放射狀飛至熒光屏，形成場(chǎng)離子像，其最大分辨率0. 3 nm。在此基礎(chǔ)上，又發(fā)展了原子探針場(chǎng)離子顯微鏡， 即利用原子探針鑒定樣品表面單個(gè)原子的元素類(lèi)別。其特點(diǎn)是參與成像的原子數(shù)量有限，實(shí)際分析體積僅約為10 21 m3，因而場(chǎng)離子顯微鏡只能研究大塊樣品內(nèi)分布均勻和密度較高的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，因而限制了場(chǎng)離子顯微鏡的應(yīng)用。例如，若位錯(cuò)密度為108cm 1，則在10 10cm2 的成像表面內(nèi)將很難被發(fā)現(xiàn)。 表面成分分析目前許多物理、化學(xué)方法都可測(cè)定材料的化學(xué)成分，但常規(guī)分析方法得到的結(jié)果往往是一個(gè)平均值，對(duì)于不均勻樣品，無(wú)法獲知表面特征微區(qū)的化學(xué)組成。上述電子或場(chǎng)離子顯微術(shù)及掃描探針顯微術(shù)， 雖然可以提供微觀形貌、結(jié)構(gòu)等信息， 卻無(wú)法直接測(cè)定化學(xué)組成。而顯微電子能譜則是特征微區(qū)成分分析的有力工具。它可直接測(cè)量材料的微結(jié)構(gòu)或微小區(qū)域中元素組分和化學(xué)態(tài)及其分布。⑴ 俄歇電子能譜分析常規(guī)俄歇電子能譜分析（AES，Auger Electron Spectroscopy）是利用入射電子束使原子內(nèi)層能級(jí)電離，產(chǎn)生無(wú)輻射俄歇躍遷，俄歇電子逃逸到真空中，用電子能譜儀在真空中對(duì)其進(jìn)行探測(cè)的一種分析方法。在薄膜材料化學(xué)成分的分析方面，俄歇電子能譜是應(yīng)用最為廣泛的分析方法，它能對(duì)表面0. 5~ 2nm范圍內(nèi)的化學(xué)成分進(jìn)行靈敏的分析， 分析速度快，能分析從Li U 的所有元素，不僅能定量分析，而且能提供化學(xué)結(jié)合狀態(tài)的情況。亦可用氬或其它惰性氣體離子對(duì)試樣待分析部分進(jìn)行濺射刻蝕， 從而得到材料沿縱向的元素成分分析。⑵X
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