Способ исследования поверхности твердых тел

Способ исследования поверхности твердых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается физических методов исследования поверхности твердых тел с помощью вторичной эмиссии электронов. Цель изобретения - повышение селективности при исследовании центров адсорбции водорода. Для этого на поверхности слоя 2 исследуемого вещества, нанесенного на позиционно-чувствительный старт-детектор 1, создают систему ион гелия - поверхность путем выдержки в атмосфере трития. Толщина слоя 2 не превышает длины свободного пробега образующихся при бета-распаде трития бета-частиц. Информацию о центрах адсорбции водорода получают путем времяпролетной спектрометрии оже-электронов, для чего используется второй позиционно-чувствительный стоп-детектор 3, дистанционированный от старт-детектора 1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g G 01 N 23/227

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4437963/31-25 (22) 08.06,88 (46) 15.03.90. Бюл. У 10 (71) Институт ядерной физики

АН КазССР (72) M.È.Áàáåíêoâ, Л. В.Бабенкова, В.К.Петухов и Л.М.Назаренко (53) 543,53(088.8) (56) Хэгструм Х. Исследование электронной структуры адсорбатов.

Электронная и ионная спектроскопия твердых тел. Под ред. Л.Фирменса, Дж. Вэнника и Д.Декейсера, М.: Мир, 1981 с. 281-310. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ (57) Изобретение касается физических методов исследования поверхности

„„Я0„„(550389 А 1

2 твердых тел с помощью вторичной эмиссии электронов. Цель изобретения— повышение селективности при исследовании центров адсорбции водорода.

Для этого на поверхности слоя 2 исследуемого вещества, нанесенного на позиционно-чувствительный старт-детектор 1, создают систему ион гелия— поверхность путем выдержки в атмосфере трития, Толщина. слоя 2 не превышает длины свободного пробега образующихся при бета-распаде трития бетачастиц. Информацию о центрах адсорбции водорода получают путем времяпролетной спектрометрии оже-электронов, для чего используется второй позиционно-чувствительный стоп-детектор 3, дистанционированный от стартдетектора 1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1550389

Изобретение относится к физическим методам исследования поверхности твердых тел с помощью вторичной эмиссии электронов.

Цель изобретения - повышение селективности при исследовании центров адсорбции водорода, На чертеже показана схема времяпролетного спектрометра для осуществления способа.

Времяпролетный спектрометр содержит первый позиционно-чувствительный старт-детектор 1 с микроканалвной пластиной, на которой нанесен слой 2 исследуемого вещества, дистанционированный на заданное расстояние L второй позиционно-чувствительный стопдетектор 3. Детекторы 1 и 3 подключены к блоку 4 обработки, 20

Сушность способа заключается в том, что создание возбужденной системы ион гелия — поверхность происходит в результате радиоактивного превращения адсорбированного трития (Н- Не + 25 з

41 ) в ион гелия рядом с атомом адсорбента, В этом случае релаксация системы ион гелия — поверхность происходит именно в том месте, где был первоначально адсорбирован атом изотопа водорода. Это следуе т из того, что поскольку энергия распада трития мала (верхняя граница бетаспектра трития 18 кэВ), то отдача иона Не незначительна (максималь- 35

3 ная скорость иона отдачи равна 1,4»

«10 см c) и за характерное время оже-релаксации (10 с) ион гелия — !4 не отходит от атома адсорбента на расстояние большее, чем 1,4 10 см, 40 что не превьппает межатомные расстояния в адсорбенте водорода.

Способ осуществляют следующим образом„

К исследуемой поверхности, расположенной в вакуумной камере, подводят изотоп водорода тритий. Поверхность выдерживают в атмосфере трития в течение времени,. необходимого дпя того, чтобы поверхность адсорбировала достаточное количество три тия для последующего исследования релаксирующих систем ион гелия — поверхность. Остатки трития удаляют (откачивают). После адсорбции тритий, как радиоактивный изотоп, распадается с образованием иона гелия, т.е. образуется система ион гелия поверхность непосредственно в месте адсорбции атома трития. Система ион гелия — поверхность также неустойчива и путем оже-переходов релаксирует с излучением оже-электронов.

Энергетический спектр оже-электронов содержит информацию об электронной структуре (ширина энергетических уровней, их заселенность, плотность состояний и т.п,) участка поверхности твердого тела, адсорбировавшего водород, так как системы ион гелия поверхность в тех местах, где тритий не адсорбировался, не образуются.

Предлагаемый способ реализуется с помощью стандартного времяпролетного спектрометра с использованием позиционно-чувствительных старт- и стоп-детекторов 1 и 3.

Определение энергии оже-электронов происходит следующим образом.

Распад адсорбировавшегося в слое

2 исследуемого вещества Н и после3 дующая релаксация образовавшейся системы ион гелия — атом поверхности происходят с испусканием излучения, которое фиксируется как старт-, так и стоп-детекторами 1 и 3. В рамках одиночного события один атом трития распадается в слое 2 исследуемого вещества вблизи поверхности входного окна старт-детектора 1 с образованием иона гелия и испусканием бета частицы (Я".18 кэВ), а образовавшаяся в этом же месте система ион гелия атом поверхности релаксирует с испусканием оже-электронов меньших энергий. Любая из этих частиц может попасть как в старт-детектор 1, так и в стоп-детектор 3 через время, равное частному от деления длины траектории частицы на ее скорость.

Первым срабатывает старт-детектор

l так как место испускания всех частиц находится непосредственно на поверхности его входного окна и лишь. затем срабатывает стоп-детектор 3, расположенный на расстоянии L от места испускания. Момент времени, в который срабатывает старт-детектор I от попадания в него первой из всех частиц, принимается за момент распада трития, Определяя промежутки времени между этим моментом и последующими моментами срабатывания стопдетектор 3, нетрудно вычислить скорости частиц, попавших в стоп-детектор, зная точно длины их траекторий от места распада трития внутри слоя

Составитель К.Кононов

Редактор И.Касарда Техред А.Кравчук

Корректор 3.Лончакова

Заказ 267 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

5 155038

2 исследуемого вещества на поверхности входного окна старт-детектора

1 до места попадания на входное окно стоп-детектора 3, Применение позици5 онно-чувствительных детекторов 1 и

3 в такой схеме позволяет определять длины траекторий наиболее точным образом, По вычисленным скоростям частиц определяются их энергии. В случае множественности событий, т.е. распадов многих атомов трития за единицу времени в исследуемом веществе, необходимо соблюдать следующее усло- 15 вие, обычное при исследованиях радиоактивных веществ на времяпролетных спектрометрах, а именно количественное ограничение числа радиоактивных атомов, с тем, чтобы среднее время 20 между распадами было больше, чем время пролета самой медленной из испускаемых при распаде частиц от места их испускания до входного окна стоп-детектора, При выполнении такого усло- 25 вия выводы, полученные при одиночном событии, применимы и для множественных событий.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ исследования поверхности твердых тел, заключающийся в соз9 6 дании системы ион гелия — поверхность и регистрации спектра — оже-электронов, по которому судят о центрах адсорбции, отличающийся тем, что, с целью повьппения селективности при исследовании центров ад— сорбции водорода, на поверхность позиционно-чувствительного детектора наносят слой исследуемого материала,с толщиной, меньшей длины свободного пробега образующихся при бета-распаде трития бета-частиц, систему ион гелия — поверхность создают путем выдержки слоя исследуемого материала в атмосфере трития до его насьпцения и последующего удаления трития, регистрацию оже-электронов производят вторым позиционно-чувствительным детектором, дистанционированным от исследуемой поверхности, и энергию ожеэлектронов определяют времяпролетным методом, используя сигнал первого детектора в качестве старт-сигнала, а сигнал второго детектора — в качестве стоп-сигнала.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что толщину исследуемого слоя выбирают большей длины свободного пробега оже-электронов.