Spektroskopi af karakteristisk energitab af elektroner

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 9. december 2021; checks kræver 2 redigeringer .

Elektronenergitabsspektroskopi ( engelsk  elektronenergitabsspektroskopi (EELS) ) er en type elektronspektroskopi , hvor det undersøgte stof bestråles med elektroner med et snævert energiområde, og energitabet af uelastisk spredt

Beskrivelse

Det karakteristiske energitab fra elektroner dækker et bredt område fra 10 −3 til 10 4 eV og kan opstå som et resultat af forskellige spredningsprocesser, såsom:

• excitation af dybe niveauer (100-104 eV );
• excitation af plasmoner og elektroniske interband overgange (1-100 eV);
• excitation af vibrationer af overflade- og adsorbatatomer ( 10–3–1 eV).

Udtrykket "karakteristisk elektronenergitabsspektroskopi (ECEE)" har en dobbelt betydning. På den ene side bruges det som en generel betegnelse for metoder til at analysere energitab med elektroner over hele området fra 10–3 til 104 eV.

På den anden side har det en snævrere betydning at udpege en teknik til at studere de karakteristiske tab af kun den anden gruppe, med energier i intervallet fra flere eV til flere tiere af eV, forbundet med excitation af plasmoner og elektroniske interband overgange. I dette tilfælde er den første gruppe af tab genstand for HPEE-spektroskopi på dybt niveau, og den tredje er genstand for højopløsningsspektroskopi af karakteristiske energitab af elektroner . Den hyppigste brug af ESHEE-metoden (nemlig i snæver forstand) er forbundet med at løse sådanne problemer som at bestemme tætheden af ​​elektroner involveret i plasmaoscillationer og kemisk analyse af prøver, herunder analyse af fordelingen af ​​elementer over dybden.

Historie

Teknikken blev udviklet af J. Hiller og R. F. Baker i midten af ​​1940'erne [1] , men blev ikke udbredt i de næste 50 år. Og først i 1990'erne begyndte at sprede sig på grund af forbedringen af ​​vakuumteknologier og mikroskoper.

EELS og EDX

EELS anses ofte for at være komplementær til EMF (EDX) , som er en anden almindelig spektroskopisk teknik tilgængelig på mange elektronmikroskoper. EMF er god til at bestemme stoffers atomare sammensætning, nem at bruge og noget mere følsom over for tunge grundstoffer. ESHEE har derimod historisk set været en vanskeligere teknik, men i princippet i stand til at måle atomsammensætning, kemiske bindinger, valens- og ledningsbåndegenskaber, overfladeegenskaber osv. ESHEE er at foretrække til at arbejde med relativt lave atomnumre , hvor kanten af ​​absorptionsbåndet er skarpere, er lettere at bestemme og eksperimentelt tilgængelig (ved en høj absorptionsenergi (>3 keV) er signalet meget svagt).

Tykkelsesmålinger

EELS giver dig mulighed for hurtigt og ret præcist at måle den lokale tykkelse af en prøve i TEM. [2] Følgende procedure er mest effektiv: [3]

• Mål EELS-spektret i energiområdet -5..200 eV (mere er bedre). En sådan måling kan foretages på kort eksponeringstid (millisekunder), således at den kan foretages på ustabile stoffer under slagroders bjælke.
• Spektrumanalyse: isoler nul-tab-toppen (ZLP) og beregn dens integralværdi ( I 0 ) og integralværdien af ​​hele spektret ( I ).
• Tykkelse t = mfp * ln(I/I 0 ) . Hvor mfp er middelvejen for uelastisk spredte elektroner, tabelværdi. [fire]

Den rumlige opløsning i denne metode er begrænset af plasmonlokaliseringen (~1 nm), [2] dvs. tykkelseskort kan opnås i STEM med en opløsning på ~1 nm.

Se også

• Energifiltreret transmissionselektronmikroskopi
• Transmissionselektronmikroskop

Noter

1. ↑ Hillier, J og Baker, RF Mikroanalyse ved hjælp af elektroner  // J. Appl  . Phys.  : journal. - 1944. - September ( bind 15 , nr. 9 ). - s. 663-675 . - doi : 10.1063/1.1707491 . - .
2. ↑ 12 Egerton , 1996 .
3. ↑ Iakoubovskii, K.; Mitsuishi, K.; Nakayama, Y.; Furuya, K. Tykkelsesmålinger med elektronenergitabsspektroskopi  (eng.)  // Micr Research and Technique : journal. - 2008. - Bd. 71 , nr. 8 . - s. 626-631 . - doi : 10.1002/jemt.20597 . — PMID 18454473 . Arkiveret fra originalen den 22. september 2017.
4. ↑ Iakoubovskii, Konstantin; Mitsuishi, Kazutaka; Nakayama, Yoshiko; Furuya, Kazuo. Gennemsnitlig fri vej for uelastisk elektronspredning i elementære faste stoffer og oxider ved brug af transmissionselektronmikroskopi: Atomnummerafhængig oscillatorisk adfærd  // Fysisk gennemgang B  : tidsskrift  . - 2008. - Bd. 77 , nr. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevB.77.104102 . - . Arkiveret fra originalen den 3. marts 2016.

Litteratur

• Oura K., Lifshits V. G., Saranin A. A. et al. Introduktion til overfladefysik / Ed. V. I. Sergienko. — M.: Nauka, 2006. — 490 s.
• Egerton, RF- elektronenergitabsspektroskopi i  elektronmikroskopet . — 2. - New York: Plenum, 1996. - ISBN 978-0-306-45223-9 .

Links

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)