12. Чем определяется магнитный контраст 1 рода в рэм и в чем его физическая сущность?

Магнитный контраст 1 рода связан с тем, что магнитные поля доменов распространяются на приповерхностную область над образцом. Домены - области с различным направлением намагниченности. Магнитный контраст 1 рода является разновидностью траекторного контраста, при котором воздействие на электроны осуществляется вне образца, в отличие от контраста, обусловленного различным числом вылетающих частиц, при котором из различных областей объекта вылетает разное число электронов.

13. Чем определяется магнитный контраст 2 рода в рэм и в чем его физическая сущность?

Магнитный контраст 2 рода возникает при взаимодействии первичных электронов с внутренними магнитными полями образца. При этом необходимыми условиями являются наклон образца по отношению к электронному пучку и расположение вектора намагниченности параллельно оси наклона. Доменная граница определяется более четко, чем при контрасте 1 рода.

14. В чем физическая сущность метода оже-спектроскопии?

Часть энергии первичных электронов может быть передана в результате неупругого рассеяния электронам внутренних оболочек атомов, в результате чего электроны внутренних оболочек вместе с неупругорассеянными первичными электронами могут эмиттироваться с поверхности твердого тела. Образовавшаяся за счет неупругого столкновения вакансия на внутренней оболочке атома является метастабильной и через короткое время заполняется электроном одного из вышележащих уровней. Избыток энергии либо может пойти на испускание рентгеновского кванта, либо может быть передан другому электрону этого же атома, но с более верхних оболочек, что приведет к его испусканию в виде оже-электрона.

15. В чем физическая сущность метода рентгеноспектрального микроанализа?

Этот метод основан на использовании эффекта генерации характеристического рентгеновского излучения при взаимодействии электронного луча с твердым телом. Под рентгеноспектральным микроанализом (РСМА) понимают определение элементного состава микрообъемов по возбуждаемому в них характеристическому рентгеновскому излучению. Базой для рентгеноспектрального микроанализа служит электронно-оптическая система растрового электронного микроскопа.

16. Какие физические величины связывает закон Мозли?

Энергия излучения, атомный номер химического элемента

17. В чем отличие рентгеновских спектрометров с дисперсией по энергиям от спектрометров с дисперсией по длинам волн?

Спектрометры с дисперсией по энергиям идентифицируют элементы с атомным номером z>=11 за несколько минут. Спектрометры с дисперсией по длинам волн позволяют идентифицировать элементы как с z>=11, так и с z<11.

18. В чем физическая сущность метода рентгеноструктурного анализа?

Рентгеноструктурный анализ является методом исследования строения тел, использующим явление дифракции рентгеновских лучей. Это метод исследования структуры вещества по распределению в пространстве и интенсивностям рассеянного на анализируемом объекте рентгеновского излучения. Поскольку длина волны рентгеновского излучения сопоставима с размерами атома и постоянной решетки кристалического тела, при облучении кристалла рентгеновским излучением будет наблюдаться дифракционная картина, которая зависит от длины молны используемых рентгеновских лучей и строения обхекта.

19. В чем физическая сущность метода спектроскопии обратного рассеяния Резерфорда (ОРР)?

Заключается в облучении поверхности образца остросфокусированным пучком ионов с энергией от 100 кэВ до 5 МэВ. В этом методе используется явление кулоновского рассеяния быстрых ионов ядрами исследуемого вещества на углы большие 90 градусов.

20. Какова физическая сущность понятия кинематического фактора?

Кинематический фактор - соотношение значений энергии иона после и до рассеяния на ядре атома мишени.

21. Позволяет ли метод ОРР получать количественную информацию о составе материала без применения каких-либо эталонов?

Да.

22. В чем физическая сущность методов ионного микроанализа и ионной масс-спектрометрии?

В методе ионной масс-спектрометрии вторичных ионов материал с поверхности исследуемого образца распыляется ионным пучком, а образующиеся при распылении ионы регистрируются и анализируются по массе. При методе ионного микроанализа все эффекты более значительны, чем в масс-спектральных миктроскопах.

23. Какие факторы оказывают влияние на точность анализа и чувствительность метода ВИМС (Вторично-ионной Масс-спектрометрии)

Оказывают влияние различные факторы, в том числе загрязненность подложки и плохой вакуум в камере. Влияет так же эффект, связанный с облучением большой площади образца быстрыми нейтральными атомами, образующимися в результате перезарядки при столкновениях первичных ионов с атомами, а так же рассеянными ионами, возникающими при фокусировке первичного ионного пучка на мишень.

24. Каков принцип действия автоионного микроскопа?

Основой его работы является эффект автоионной эмиссии. При помещении атома (или молекулы) в электрическое поле высокой напряженности (порядка 10^8 В/см) сначала происходит его поляризация, а при достижении критического значения поля атом (или молекула) за счет туннельного эффекта теряет электрон, который уходит в вакуум, оставляя положительно заряженный ион.

25. Каков принцип действия сканирующего туннельного микроскопа?

Сканирующий туннельный микроскоп состоит из двух электродов, одним из которых является исследуемый образец, а другим - острая металлическая игра, кончик которой удален от исследуемой поверхности на расстоянии не более 10 ангстрем. Для таких расстояний кончик иглы нельзя считать плавно закругленным, поскольку он будет в любом случае иметь свою топографию, причем некоторые из выступов размером в несколько атомов обязательно окажутся расположенными ближе к зондируемой поверхности. При подаче потенциала на иглу и исследуемую поверхность через эти локальные микровыступы потечет туннельный ток. При приближении иглы-эмиттера к поверхности исследуемого образца при расстоянии в несколько единиц ангстрем электронные облака атомов иглы и атомов поверхностного слоя исследуемого образца начинают перекрываться, что создает отличную от нуля вероятность протекания туннельного тока, хотя величина потенциального барьера и не превышена. Протекающий туннельный ток зависит от числа имеющихся в облаке электронов, поэтому он очень чувствителен к малейшему изменению расстояния игла-образец, изменение которого в сторону увеличения в пределах моноатомного слоя уменьшает поток туннелирующих электронов почти на три порядка вследствие падения плотности облака вероятности.

26. Какое физическое явление используется в сканирующем в сканирующем туннельном микроскопе?

явление туннелирования.

27. Какой физический эффект используется при перемещении иглы сканирующего туннельного микроскопа?

Прецизионное перемещение зонда над исследуемой поверхностью в трех измерениях. (не уверен, что верно)

28. Как зависит туннельный ток в сканирующем туннельном микроскопе от расстояния между зондом и образцом?

Протекающий туннельный ток зависит от числа имеющихся в облаке электронов, поэтому он очень чувствителен к малейшему изменению расстояния игла-образец, изменение которого в сторону увеличения в пределах моноатомного слоя уменьшает поток туннелирующих электронов почти на три порядка вследствие падения плотности облака вероятности.

29. Каков принцип действия атомно-силового микроскопа?

Принцип действия основан на сканировании поверхности исследуемого образца зондирующей иглой, закрепленной на кронштейне малой механической жесткости (вся конструкция называется кантилевером), и регистрации отклонения кронштейна под действием межатомных межмолекулярных сил. Передвижение острия осуществляется трехкоординатным пьезомикроманипулятором. Для фиксации столь малых колебаний кронштейна используется обычно устройство фиксации, но могут применяться и другие методы фиксации, такие как лазерный луч. Приближение поверхности образца к игле вызывает отклонение кронштейна от положения равновеся, и это отклонение преобразуется в электрический сигнал. Исследовательский зонд изготавливается из алмаза, монокрисалла Al2O3 и закрепляется на серебрянном кронштейне толщиной около 50 мкм, шириной 200 мкм, и длиной 1 ... 3 мм (пример реальной структуры).