34. Особенности анализа спектров схпээ

Основным возбуждением валентных электронов является плазмонное возбуждение, которое наблюдается в области низких энергий. Пик, соответствующий возбуждению плазмона, появляется вблизи энергии плазмона E_p. Поэтому на основе анализа энергии плазмонных возбуждений можно проводить идентификацию материалов и получать информацию об изменениях состава образца.

На рис. 4.9. показан спектр потерь энергии с возбуждением валентного электрона в небольших металлических кристаллах натрия.

Спектр потерь энергии в небольшом кристалле металлического натрия

Значение энергии (5,70 эВ) для пика потерь энергии вследствие возбуждения валентного электрона вблизи нулевого пика слегка меньше, чем теоретическое значение плазмонного возбуждения в натрии (5,95 эВ). Пик, появляющийся при значении энергии примерно в 11,4 эВ, является так называемым вторым плазмонным пиком. Он появляется при значении энергии в два раза выше энергии первого (исходного) плазмонного пика, поскольку данный пик возникает в результате двойного возбуждения плазмона падающими электронами в образце. Для толстых образцов такие пики, образующиеся в результате многократного рассеяния, наблюдаются довольно часто. При возрастании толщины образцов число пиков в результате многократных плазмонных возбуждений увеличивается. В табл. приведены сравнения теоретических и экспериментальных значений пиков потерь энергии на возбуждение валентных электронов для некоторых типичных материалов. Возбуждение валентных электронов имеет поперечное сечение рассеяния больше чем поперечное сечения возбуждения внутренних оболочек, наблюдаемого в области более высоких энергий, поэтому, как правило, этот пик потерь энергии легче наблюдать.

Таблица. Значение потерь энергии и ширина пика для возбуждения валентных электронов

Вид материала		Экспериментальное значение		Теоретическое значение, Ep (эВ)
		Ep (эВ)	Ep (эВ)
Na		5,72	0,4	5,95
Al		14,95±0,05	0,5±0,1	15,8
Алмаз (С)		34	14	31
Si	кристаллич.	16,45±0,1	3,6	16,6
	аморфный	16,1±0,1	4,0	-
Ge	кристаллич.	15,9±0,1	3,4±0,2	15,6
	аморфный	15,8±0,2	4,0±0,8	14,8

35. Методы энергетической фильтрации электронов в методе схпээ

С недавних пор энергетические фильтры, устанавливаемые на электронные микроскопы, условно делятся на три типа. Одни из них называются внутриколонными фильтрами, в этом случае энергетический фильтр встраивается непосредственно в электронно-оптическую колонну микроскопа. Примерами фильтров, встраиваемых в колонну, является фильтр Ω-типа (фильтр омега-типа) и фильтр Кастена-Генри. Другой тип фильтров называют постколонными фильтрами, когда фильтр устанавливается в нижней части колонны микроскопа (то есть под камерой фоторегистрации). Как правило, постколонными фильтрами являются энергетические фильтры секторного типа. В обоих случаях на экране монитора можно наблюдать спектры потерь энергии, а также можно фильтровать электроны с определенной потерей энергии для записи изображений и картин электронной дифракции с энергетической фильтрацией. В микроскопах с внутриколонными фильтрами можно применять все типы систем регистрации изображений. С другой стороны, на микроскопах, оборудованных постколонным фильтром, могут использоваться только ПЗС-камеры с медленной разверткой. При наличии постколонного фильтра достаточно трудно получить картину электронной дифракции в широком диапазоне углов рассеяния. Однако вследствие того, что такой фильтр легко устанавливается на различные микроскопы, его предполагают применять для наблюдения энергетически-фильтрованных изображений с высоким разрешением.