Введение

Ряд направлений науки и техники тесно связан с процессами, протекающими на поверхности и в приповерхностном слое твердого тела. В их числе процессы, протекающие в гальванотехнике, коррозии и катализе Этим объясняется пристальное внимание к сравнительно новым методам исследования поверхности, которые дополнили традиционные способы анализа объемных свойств материалов типа рентгеновской техники электронографии, оптической спектроскопии Разработка методов нацеленных на получение информации о тонком поверхностном слое материала, стала возможна благодаря достижениям физической электроники (эмиссионной электроники)

Предлагаемые к рассмотрению приборы и методы основываются на слабых физических взаимодействиях, вот почему для правильной интерпретации экспериментальных данных необходимо понимание метода, прибора, аппаратуры и природы изучаемого объекта. Возможности применения методов анализа поверхности в технике безграничны, все зависит от того, имеются ли квалифицированные исследователи, интересующиеся подобными вопросами.

Важнейшие элементы, которые описывают поверхностные процессы, включают следующие факторы:

данные о химическом составе поверхности - информация об элементном составе и концентрациях в поверхностном слое;

энергетическое состояние поверхности - распределение электронной плотности элементов, находящихся в поверхностном слое образца взаимосвязь с химической активностью поверхности,

геометрия поверхности - кристаллохимические свойства поверхностного слоя, сходство и различие с объемными свойствами, глубина взаимодействия: места на которых хемосорбируются ионы и атомы, условия формирования поверхностного слоя;

динамика поверхностных процессов - информация о факторах, которые контролируют процессы адсорбции и десорбцииа атомов и молекул.

В настоящее время анализ поверхности находит применение в различных областях науки и технологии:

катализ (электрокатализ) оценка катализаторов, активация, легирование поверхности, исследование поверхности в условиях работы, деградация катализаторов;

коррозия: адсорбция продуктов коррозии, реакция газов на поверхности, окисление и пассивация поверхности, механизм коррозионного разрушения металлов и сплавов;

химия: анализ элементов в поверхностном слое, химические связи, анализ молекулярной структуры поверхностного слоя;

физика: структура связей, состояние электронов на поверхности, образование сплавов, миграция частиц по поверхности образца,

промышленные применения: технология микроэлектроники, исследование состава многокомпонентных сплавов, образование пассивирующих и защитных слоев, нанесение металлов на полимеры, оптические многослойные покрытия в системах отображения информации и др.

В настоящем пособии мы рассмотрим основные методы исследования поверхности: рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (РФЭС), которую также называют электронной спектроскопией для химического анализа(ЭСХА), электронную оже-спектроскопию (ЭОС) и вторично-ионную масс-спектрометрию (ВИМС), а также оптический поляризационный метод. Последний позволяет изучать фазовую границу раздела электрод-раствор непосредственно в измерительной ячейке.