Метод есд – електронно-стимульованої десорбції
Бомбардування повільними електронами (10–1000 еВ) поверхні, яка знаходиться в атомарно-чистому стані, не змінює структуру поверхневого шару, оскільки енергії електронів недостатньо для розривання зв'язків між атомами. Водночас енергії повільних електронів достатньо для розривання зв'язків між поверхневими атомами й адсорбованими частинками. Експериментальне визначення кількості і складу частинок, десорбованих із поверхні матеріалу під дією повільних електронів, лежить в основі методу ЕСД. На практиці вимірюється кількість десорбованих позитивних і негативних іонів, елементний склад яких визначається в мас-спектрометрі [2].
3.3.1.3. "Електрон – х-промені" /1-7/
СПП – Спектроскопія порогових потенціалів
(Спектроскопія потенціалів появи м'яких х-променів)
При бомбардуванні твердого тіла повільними електронами з енергіями EП утворюються вакансії на внутрішніх електронних оболонках атомів (відбувається збудження атомів) [2]. У результаті переходів атомів зі збудженого в початковий стан, крім інших процесів (оже-переходи), виникає також характеристичне Х-випромінювання. При EП=100–1000 еВ у цих процесах беруть участь електрони лише поверхневих шарів (до 1 нм). Плавне збільшення EП приводить до збільшення інтенсивності Х-променів для певного значення EП, яке дорівнює значенню енергії зв'язку електрона q на оболонці q. Дане явище покладене в основу СПП і характеризує поверхневі атоми – для енергій EП=q у спектрі з'являються піки. Проте аналіз спектрів ускладнюється накладанням на характеристичне Х-випромінювання (корисний сигнал у вигляді піків) інтенсивності гальмівного Х-випромінювання (суцільний спектр).
3.3.2. Методи зондування поверхні іонними пучками
Бомбардування поверхні твердого тіла пучком первинних іонів приводить до емісії ряду вторинних частинок і електромагнітного випромінювання (рис.3.15) [2, 4, 5].
Рис. 3.15. Взаємодія іонів зі зразком [2]
Вимірюючи кількість емітованих частинок, їх енергії, масу й кутовий розподіл, можна вивчати склад, атомну й електронну структуру поверхні матеріалів.
При взаємодії іонів високих енергій із речовиною відбувається ціла низка процесів (рис.3.16), які можна використати в методах діагностики поверхні. Падаючий іон може обернено розсіятися атомом або групою атомів зразка (1). Процес оберненого розсіяння звичайно приводить до відхилення траєкторії іона від початкового напряму після зіткнення й до обміну енергією між іоном та атомом мішені. Обмін енергією може бути пружним або непружним у залежності від типу взаємодіючих частинок і енергії іона. Імпульс іона може бути достатньо великим для того, щоб змістити поверхневий атом із положення, де він слабо зв'язаний із кристалічною структурою зразка, в положення, де зв'язок більш сильний (2). Цей процес називається атомною дисоціацією. Іони з більшими енергіями можуть стимулювати утворення внутрішніх дислокацій у товщині зразка (3). Якщо падаючі на поверхню зразка іони передають настільки великий імпульс, що повністю звільняють від зв'язків один або кілька атомів, то відбувається фізичне розпилення (4). Іони можуть проникати в кристалічну гратку й захоплюватися там (іонна імплантація) (5).
Рис. 3.16. Види взаємодій іонів із твердим тілом: 1 – розсіяння іонів на атомах; 2 – поверхневі дислокації; 3 – внутрішні дислокації; 4 – фізичне розпилення; 5 – іонна імплантація; 6 – хімічне розпилення; 7 – перенесення заряду; 8 – адсорбція іонів; 9 – емісія електронів; 10 – емісія поверхневих іонізованих атомів [4]
Як результ хімічних реакцій іонів із поверхневими атомами на поверхні утворюються нові хімічні з'єднання, при цьому верхній шар атомів може перейти в газоподібний стан – хімічне розпилення (6). Бомбардуючі заряджені іони в результаті процесу оже-нейтралізації можуть отримувати або віддавати на поверхні електрони й відбиватися у вигляді нейтральних атомів (7). Іони можуть зв'язуватися з поверхнею зразка (адсорбуватися) (8). При іонному бомбардуванні металічних поверхонь за певних умов можлива вторинна електронна емісія (9). І нарешті, якщо поверхневі атоми збуджуються до іонізованих станів і залишають зразок, то має місце вторинна іонна емісія (10).