Elektronien ominaisenergiahäviön spektroskopia

Elektronienergiahäviöspektroskopia ( englanniksi  elektronienergiahäviöspektroskopia (EELS) ) on elektronispektroskopian tyyppi, jossa tutkittavaa ainetta säteilytetään elektroneilla, joilla on kapea energia-alue, ja energiahäviö joustamattomasti hajallaan.

Kuvaus

Elektronien tyypillinen energiahäviö kattaa laajan alueen 10 -3 - 10 4 eV ja se voi tapahtua erilaisten sirontaprosessien seurauksena, kuten:

• syvien tasojen (100-10 4 eV) viritys;
• plasmonien viritys ja elektroniset kaistanväliset siirtymät (1-100 eV);
• pinta- ja adsorbaattiatomien värähtelyjen heräte ( 10–3–1 eV).

Termillä "karakterisoitu elektronienergiahäviöspektroskopia (ECEE)" on kaksinkertainen merkitys. Toisaalta sitä käytetään yleisenä terminä elektronien energiahäviöiden analysointimenetelmille koko alueella 10–3–104 eV .

Toisaalta kapeampi merkitys on nimetä tekniikka, jolla tutkitaan vain toisen ryhmän ominaishäviöitä, joiden energiat vaihtelevat useista eV useisiin kymmeniin eV, jotka liittyvät plasmonien virittymiseen ja elektronisiin kaistanvälisiin siirtymiin. Tässä tapauksessa ensimmäinen häviöryhmä on syvän tason HPEE-spektroskopian aihe ja kolmas elektronien ominaisenergiahäviöiden korkearesoluutioinen spektroskopia . ESHEE-menetelmän yleisin käyttö (nimittäin suppeassa merkityksessä) liittyy sellaisten ongelmien ratkaisemiseen, kuten plasmavärähtelyihin osallistuvien elektronien tiheyden määrittäminen ja näytteiden kemiallinen analyysi, mukaan lukien elementtien syvyyden jakautumisen analysointi.

Historia

J. Hiller ja R. F. Baker kehittivät tekniikan 1940-luvun puolivälissä [1] , mutta se ei yleistynyt seuraavien 50 vuoden aikana. Ja vasta 1990-luvulla alkoi levitä tyhjiötekniikoiden ja mikroskooppien parantamisen vuoksi.

EELS ja EDX

EELS:n katsotaan usein täydentävän EMF:ää (EDX) , joka on toinen yleinen spektroskooppinen tekniikka, joka on käytettävissä monissa elektronimikroskopeissa. EMF on hyvä aineiden atomikoostumuksen määrittämiseen, helppokäyttöinen ja hieman herkempi raskaille elementeille. ESHEE puolestaan ​​on historiallisesti ollut vaikeampi tekniikka, mutta periaatteessa se pystyy mittaamaan atomikoostumusta, kemiallisia sidoksia, valenssi- ja johtavuusvyöhykkeiden ominaisuuksia, pintaominaisuuksia jne. ESHEE on parempi työskennellä suhteellisen pienillä atomiluvuilla , jossa absorptiokaistan reuna on terävämpi, helpompi määrittää ja kokeellisesti saatavilla (korkealla absorptioenergialla (>3 keV) signaali on erittäin heikko).

Paksuusmittaukset

EELS:n avulla voit nopeasti ja melko tarkasti mitata näytteen paikallisen paksuuden TEM:ssä. [2] Seuraava menettely on tehokkain: [3]

• Mittaa EELS-spektri energia-alueella −5...200 eV (enemmän on parempi). Tällainen mittaus voidaan tehdä lyhyessä valotusajassa (millisekunnissa), jotta se voidaan tehdä epävakaille aineille siivekkeen säteen alla.
• Spektrianalyysi: eristetään nollahäviöhuippu (ZLP) ja lasketaan sen integraaliarvo ( I 0 ) ja koko spektrin integraaliarvo ( I ).
• Paksuus t = mfp * ln(I/I 0 ) . Missä mfp on kimmottomasti sironneiden elektronien keskimääräinen polku, taulukkoarvo. [neljä]

Tämän menetelmän spatiaalista resoluutiota rajoittaa plasmonin lokalisaatio (~1 nm), [2] eli STEM :ssä voidaan saada paksuuskartat ~1 nm:n resoluutiolla.

Katso myös

• Energiasuodatettu transmissioelektronimikroskooppi
• Transmissioelektronimikroskooppi

Muistiinpanot

1. ↑ Hillier, J ja Baker, RF -mikroanalyysi elektronien avulla  // J. Appl  . Phys.  : päiväkirja. - 1944. - syyskuu ( osa 15 , nro 9 ) . - s. 663-675 . - doi : 10.1063/1.1707491 . - .
2. ↑ 12 Egerton , 1996 .
3. ↑ Iakoubovskii, K.; Mitsuishi, K.; Nakayama, Y.; Furuya, K. Paksuusmittaukset elektronienergian häviöspektroskopialla  (eng.)  // Micr Research and Technique : päiväkirja. - 2008. - Voi. 71 , no. 8 . - s. 626-631 . - doi : 10.1002/jemt.20597 . — PMID 18454473 . Arkistoitu alkuperäisestä 22. syyskuuta 2017.
4. ↑ Jakoubovskii, Konstantin; Mitsuishi, Kazutaka; Nakayama, Yoshiko; Furuya, Kazuo. Joustamattomien elektronien sironnan keskimääräinen vapaa reitti alkuainekiintoaineissa ja oksideissa transmissioelektronimikroskoopilla: atomilukuriippuvainen värähtelykäyttäytyminen  // Physical Review B  : Journal  . - 2008. - Voi. 77 , nro. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevB.77.104102 . - . Arkistoitu alkuperäisestä 3. maaliskuuta 2016.

Kirjallisuus

• Oura K., Lifshits V. G., Saranin A. A. et al. Johdanto pintafysiikkaan / Toim. V. I. Sergienko. - M.: Nauka, 2006. - 490 s.
• Egerton, RF -elektronienergiahäviöspektroskopia  elektronimikroskoopissa . – 2. - New York: Plenum, 1996. - ISBN 978-0-306-45223-9 .

Linkit

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Britannica (verkossa)