3.3.2.1. "Іон–електрон" /2-1/ Методи іее – іонно-електронної емісії
При бомбардуванні поверхні твердого тіла пучком первинних іонів з енергією від кількох еВ до десятків кеВ можлива як потенціальна емісія електронів, так і кінетична. Зазвичай використовують іони гелію. Кінетична емісія не залежить від заряду іонів і спостерігається при високих енергіях іонів (більше ніж 1 кеВ). Потенціальна емісія виникає за умови eVi>2, де Vi – потенціал іонізації первинного іона; – робота виходу матеріалу зразка. Параметри поверхневого шару визначаються з аналізу кутового й енергетичного розподілу вторинних електронів.
3.3.2.2. "Іон-іон" /2-2/
Мсві – мас-спектрометрія вторинних іонів
У даному методі матеріал аналізується з допомогою мас- спектрометра [7, С.95-98]. Первинні іони взаємодіють із поверхнею й вибивають вторинні іони, які й аналізуються. Енергії первинних іонів (інертних і хімічно активних газів) лежать в інтервалі 1–20 кеВ. Для аналізу площа поверхні, з якої відбиваються розпилені атоми або молекули, змінюється від 1 мкм у діаметрі при густині струму 10–2 А/см2 (для промислових приладів типу іонного зонда) до 0,1 см2 при густині струму іонів 10–9 А/см2 (статичний варіант методу).
Метод МСВІ має надзвичайно високу чутливість порівняно з іншими методами діагностики [2, 3, 14]. Для багатьох елементів при площі аналізованої поверхні більше ніж 0,1 см2 поріг чутливості складає 10–6 моношару, тобто 10–17 кг. Така висока чутливість створює добрі умови для вивчення профілів імплантованих іонів.
Для забезпечення потрібного рівня чутливості для того чи іншого елемента необхідний майже однаковий мінімальний об'єм досліджуваного матеріалу. Наприклад, щоб визначити концентрацію Al на рівні 10–3 % з точністю 3% на ділянці діаметром 100 мкм, опроміненої іонами Ar+, необхідно розпилити шар матеріалу товщиною 13 нм. Якщо аналізується ділянка діаметром 2 мм, то цей самий рівень чутливості можна досяг-нути при товщині напиленого шару всього 0,03 нм.
Српі – спектроскопія розсіяння повільних іонів
В основі СРПІ лежить явище розсіяння пучка повільних первинних іонів з енергіями 0,1–10 кеВ при взаємодії його з поверхнею твердого тіла [2, С.307]. Вимірюючи енергорозподіл розсіяних іонів, можна отримати їх енергетичний спектр, зумовлений однократними або послідовними пружними парними зіткненнями первинних іонів з окремими атомами поверхневого шару. Енергія розсіяного іона при однократному парному зіткненні визначається зі співвідношення
,
(3.2)
де M – атомна маса атомів зразка; m – маса первинного іона. Співвідношення (3.2) справедливе для M/m>1, тобто коли енергія E визначається кутом розсіяння і відношенням взаємодіючих мас, а також не залежить від потенціалу взаємодії. Отже, знаючи величини m, EП, і вимірявши E, можна розрахувати значення M і визначити поелементний склад поверхневого шару.
3.3.2.3. "Іон – х-промені" /2-7/
ІХС – іонно-Х-променева спектроскопія
ІХС заснована на збудженні характеристичного Х-випромінювання при бомбардуванні твердих тіл пучком іонів з енергіями від десятків кеВ до десятків МеВ. Отримані спектри характеристичного випромінювання використовуються для хімічного аналізу поверхневого шару. Чутливість ІХС при визначенні, наприклад, вуглецю в металічних зразках, які бомбардуються іонами H+, N+, O+, Ne+, Ar+ з EП=100–500 кеВ, складає майже 10–4 % [2].