Контрольні запитання

1. Яким вимогам повинні задовільняти сучасні методи діагностики структурних та геометричних парамерів поверхні?

2. За якими критеріями класифікуються методи дослідження поверхні твердого тіла?

3. Чим обмежується кількість основних методів дослідження поверхні?

4. Наведіть схему методів діагностики поверхні, які засновані на використанні емісійних явищ.

5. У чому різниця між явищами первинної та вторинної емісії мікрочасток?

6. Якими параметрами визначається глибина проникнення електронів у речовину в методах дифракції швидких та повільних електронів?

7. Пояснити залежність зображень розподілів інтенсивності на електронограмі від типу поверхневої структури?

8. Як отримати зображення поверхні в растровій електронній мікроскопії та як виконується модуляція яскравості зображення?

9. Яку інформацію можна отримати з аналізу розподілу інтенсивностей відбитих та вторинних електронів за допомогою методу електронної мікроскопії?

10. Який вид контрасту відображає рельєф поверхні: топографічний чи композиційний?

11. Чи можливо досліджувати поверхні масивних об’єктів при використанні просвічуючого електронного мікроскопа?

12. Яким чином аналіз оже-електронів дозволяє здійснювати елементний аналіз поверхні зразків?

13. Для чого використовується диференціювання спектрів оже-електронів?

14. Чому енергія первинних електронів у методі спектроскопії характеристичних втрат енергії використовується в якості еталону?

15. Чому пучок електронів в методі електронно-зондової мас-спектрометрії повинен бути зфокусованим?

16. Чим пояснюється висока чутливість методу електронно-стимульованої десорбції до присутності адсорбованих речовин?

17. Яку інформацію несе характеристичне та гальмівне Х-променеве випромінювання в методі спектроскопії порогових потенціалів?

18. Які фізичні процеси відбуваються при бомбардуванні поверхні іонними пучками?

19. Пояснити фізичний зміст методів мас-спектрометрії вторинних іонів та спектроскопії розсіяння повільних іонів, записати вираз для енергії розсіяного іона від поверхні твердого тіла.

20. Чому в методах, що засновані на зондуванні поверхні молекулярними пучками, використовуються частинки з енергіями близько 3/2kT?

21. Які фізичні процеси на поверхні можна досліджувати за допомогою інфрачервоного випромінювання?

22. Завдяки яким характеристикам лазера його використання в методі лазерної мас-спектрометрії є ефективним?

23. Яка фізична основа методу інфрачервоної спектроскопії й які спектри молекул досліджуються цим методом?

24. До яких характеристик поверхні метод інфрачервоної спектроскопії внутрішнього відбивання є високочутливим і завдяки якому фізичному явищу?

25. Які можливості оптичних методів у визначенні основних параметрів поверхні і яке випромінювання в них використовується?

26. В яких випадках для діагностики поверхні більш доцільно використовувати поляризоване або не поляризоване, монохроматичне або не монохроматичне випромінювання?

27. Чи обов’язково падаюче світло в методі еліпсометрії повинно бути плоскополяризованим?

28. Наведіть схему методу оптичної інтерферометрії. Яка різниця між мікропрофілометром і мікроінтерферометром?

29. Запишіть рівняння, яке описує явище фотоелектронної емісії.

30. Чи використовується в методі фотоелектронної емісії інфрачервоне випромінювання? Якщо так, то поясність чому?

31. Чому в методі ультрафіолетової електронної спектроскопії збуджуються тільки валентні електрони?

32. Пояснити явище повного зовнішнього відбивання Х-променів.

33. Записати вираз, за допомогою якого можна визначати глибину проникнення Х-променів у кристал у випадку використання методу асимптотичної бреггівської дифракції. Від яких параметрів залежить глибина проникнення Х-променів у речовину?

34. Записати вираз, який описує залежність величини термоелектронного струму від температури.

35. Від яких параметрів матеріалу залежить робота виходу електронів та яким чином вона визначається у методі поверхневої іонізації?

36. Завдяки яким фізичним явищам виникає зображення поверхні у методах автоелектронної та автоіонної мікроскопії?

37. Чи можливо отримати зображення окремих атомів поверхні методом автоіонної мікроскопії?

38. Пояснити принцип роботи профілометрів та профілографів, описати способи перетворення руху голки (зонда) відносно поверхні в електричний сигнал.

39. Описати принципи роботи та основні види скануючих зондових мікроскопів.

40. Чи можна використати тунельний мікроскоп для дослідження поверхні діелектриків?

Задачі

(умови задачі вибираються згідно з номером варіанта V /1-30/

для кожного студента)

3.1. Визначити максимальну швидкість електронів, що емітуються з фотокатода при опроміненні монохроматичним світлом із довжиною хвилі =0,2 нм+V·0,01 нм (використати рівняння фотоефекту). Робота виходу для опроміненого матеріалу =1,0 еВ – V · 0,02 еВ.

3.2. З якою точністю можна визначити висоти рельєфу поверхні за допомогою оптичних інтерферометрів при використанні червоного (V=1...7), жовтого (V=8...15), зеленого (V=16...25) або синього (V=26...30) світла? Знайти енергію фотона для відповідної довжини хвилі світла. Значення довжин хвиль для випромінювання оптичного діапазону наведені в додатку А.

3.3. Визначити глибину L_ф проникнення Х-променів у речовину при АБД під кутом , якщо кут Брегга _Б=47,47, довжина екстинції L_екс=1 мкм. Півширина кривої гойдання для симетричного випадку ₀=7^"+(V–14,5) 0,06^" (кутових секунд); кут падіння

=46,57+ (V–14,5)   0,05 (градусів).

3.4. Термоелектронна емісія спостерігається для Ni (V=1..7), Mo (V=8...15), W (V=16...25) та Pt (V=26...30). Значення роботи виходу  для перелічених речовин наведені в додатку А. Визначити відносну зміну густини термоелектронного струму j при зміні температури поверхні від T₁=1200 К до T₂=(1200+V·15) К. При якій температурі T₃ густина термоелектронного струму зменшиться у (V+1) разів порівняно з T₁? Зобразити графік густини струму j при зміні температури від T₃ до T₂.