ДРУГИЕ МЕТОДЫ ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

ИОНИЗАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

Одновременно с развитием метода ЭОС начал формироваться и метод ионизационной электронной спектроскопии (ИЭС), также используемый для анализа химического состава поверхности материала и химического состояния атомов поверхности.

На рисунке 4.22 представлена энергетическая диаграмма твердого тела (а), иллюстрирующая возникновение электронов, испытавших ионизационные потери энергии, в спектре вторичных электронов, и вид распределения вторичных электронов вблизи линии ИЭС (б).

Рис. 4.22. Схема формирования спектра ионизационных потерь электронов в твердом

теле:

а — энергетическая диаграмма; б — распределение вторичных электронов вблизи линии

ИЭС

При электронной ионизации какого-либо электронного уровня твердого тела первичным электроном и первичный электрон, потерявший часть энергии, и вторичный электрон могут покинуть твердое тело и выйти в вакуум. Так как оба электрона (первичный и вторичный) могут иметь значение кинетической энергии от нуля до некоторого предельного значения, равного

где Е_тах — максимальная энергия вышедшего электрона; Е — энергия первичного электрона; Е. — энергия связи электрона в твердом теле; е. — величина работы выхода материала, то на кривой энергетического распределения вторичных электронов данный эффект проявится в виде «ступеньки». Для повышения чувствительности метода обычно проводят двойное дифференцирование распределения вторичных электронов по энергии.

На рисунке 4.23 в качестве примера приведен спектр ИЭС очищенной поверхности молибдена.

Рис. 4.23. Пример спектра ионизационных потерь энергии электронами на очищенной поверхности молибдена [22. С. 186]

Хотя линии ионизационных потерь и Оже-линии одновременно присутствуют во вторично-эмиссионном спектре электронов твердого тела, выделить линии ИЭС легко, так как их положение по шкале энергии изменяется синхронно с изменением энергии первичных электронов, в то время как положение Оже-линий не меняется при изменении величины энергии. Метод ИЭС по своим целям и задачам близок к методу ЭОС, но по сравнению с ним обладает рядом существенных преимуществ:

• 1) относительная простота спектра ИЭС, так как в формировании каждой линии в спектре ИЭС принимает участие только один электронный уровень атома твердого тела, в то время как в ОЭС — три уровня;
• 2) так как интенсивность линий ИЭС определяется в основном сечением ионизации электронного уровня, данный метод более чувствителен по сравнению с методом ОЭС к химическим элементам, имеющим высокий уровень выхода флуоресценции;
• 3) ширина линии ИЭС, определяемая энергетической шириной ионизируемого уровня атома, значительно меньше ширины линии Оже-элекгронов;
• 4) часто Оже-линии химических элементов накладываются друг на друга, что затрудняет расшифровку Оже-спектров. В этом случае задача определения химического состава поверхности может быть решена методом ИЭС, несмотря на меньшую чувствительность данного метода;
• 5) метод ИЭС дает возможность точного определения энергетического смещения электронных уровней атомов в результате образования в твердом теле химических связей.