Способ контроля состава хемосорбированного слоя на поверхности образца

Способ контроля состава хемосорбированного слоя на поверхности образца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соаетскин

Социалистических

Распубпик

< >679856

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСИУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 13.06.75 (21) 2143259/23 — 25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (5!) М. Кл.

Д 01 N 25/00

G 01 N 27/72

Гееударетаеннвй каиатет

СССР кн делам нзебрвтенкй а юткрытнй (53) УДК 538.665 (088.8) Опубликовано 15.08.79. Бюллетень № 30

Дата опубликовании описания 19.08.79 (72) Автори изобретеиия

В. Д. Борман, Б. И. Бутцев, Б. И. Николаев и В. И. Троян

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТАВА ХЕМОСОРБИРОВАННОГО

СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ОБРАЗЦА (МЕТАЛЛА) Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для контроля состава хемосорбированного слоя на поверхности тонких напыленных пленок, используемых в микроэлектронике, поверхности термопреобразователей и катализаторов. 5

Известен способ исследования поверхности твердого тела — электронная Оже-спектроскопия (11.

Согласно этому способу о составе поверхности судят по энергии вторичных Оже-электронов, та возникающих при облучении исследуемого образца пучком электронов.

Недостатком этого способа является сильное изменение состояНия поверхности в процессе измерения. 1S

Известен способ исследования состояния поверхности металла — способ тепловой вспышки (2), Согласно этому способу производят нагрев образца в вакуумированном объеме и анализируют десорбированные молекулы с помощью 20 масс- спектрометра.

Недостатком способа является разрушение образца при исследовании тонких образцов, а также снижение точности измерений в результате возбуждения и развала десорбированных молекул.

Целью изобретения является обеспечение возможности нераэрушающего контроля состава хемосорбнрованного слоя на поверхности металла и повышение точности.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу объем вакуумируют и, нагревая образец, создают перепад температур между исследуемым образцом и холодной поверхностью, заполняют объем химически нейтральным по отношению к хемосорбированному слою газом до давления (145 0- /3 (см), где L — расстояние от образца до холодной поверхности.

При такой величине давления газа создается свободномолекулярный режим теплопередачи, т.е. перенос тепла обеспечивается столкновениями молекул газа с поверхностью.

Так как вклад в эффект вносят лишь такие молекулы газа, которые испытывают многократное несферическое рассеяние на горячей и холодной стенках, то образец неьбходимо располагать

679856

3 на расстоянии L от холодной поверхности, удовлетворяющем условию

LJd < 10-, где d — характерный размер образца (например, диаметр) .

Затем прикладывают в области теплообмена образца магнитное поле, величину которого изме няют и по изменению теплового потока от образ. ца судят о составе хемосорбированного слоя.

Способ позволяет проводить исследования в интервале температур 87-1000О К.

Способ поясняется на следующем примере.

Помещенный в вакуумную камеру образец . в виде напыленного на поверхности слюды слоя золота с хемосорбированным на нем газом СО нагревают током 0,1 А. При этом вакуумную камеру заполняют газом, например азотом, до дав. пения 10- мм рт,ст.

Кроме этого к напускаемому газу предъявляется следующее требование: на поверхности исследуемого образца должен отсутствовать слой физически сорбированных молекул газа, так как он будет экранировать хемосорбированный слой.

На расстоянии L=2 мм от поверхности нагретого образца (50 С) располагается холодная поверхность (20 С).

Для измерений используют два идентичных датчика, один из которых помещают в зазор электромагнита, а другой находится вне поля и используется для компенсации теплового дрей; фа измерительного моста, в противоположные плечи которого включены оба датчика. При изменении магнитного поля Н сопротивление напыленного слоя золота меняется вследствие

Изменения его температуры, вызванного уменьшением теплового потока ЬЯ, в магнитном поле.

Это, в свою очередь, приводит к разбалансу измерительного моста, который фиксируется фотооптическим усилителем, включенным в его диагональ.

На чертеже представлены зависимости ЬЯ. Н (направление поля ТГперпендикулярно к поверхности), полученные при изменении величины магнитного поля от 0 до 1500 Э.

Кривая а соответствует полному заполнению хемосорбированного слоя кислородом, кривая, соответствует близкому полному заполнению

i0 окисью углерода, кривая б соответствует составу хемосорбированного слоя — 40% СО и

60% 0 .

Использование предлагаемого способа позволяет исследовать хемосорбированные слои на поверх1ь ности тонких образцов (или хрупких поверхностей) беэ их разрушения и с более высокой точностью, чем известные методы.

30 Формула изобретения

Способ контроля состава хемосорбированного слоя на поверхности образца (металла), включаю. щий вакуумирование объема и нагрев образца, 25 отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности неразрушающего контроля и повышения точности, заполняют объем химически нейтральным по отношению к хемосорбированному слою сильно разреженным газом, приклады30 вают в области теплообмена образца магнитное поле, величину которого изменяют, и по изменению теплового потока от образца судят о составе хемосорбированного слоя, Источники информации, принятые во внимание

M при экспертизе

1. Дьюк К., Парк P. Структура поверхности. Новые методы ее исследования, УФН, т. I I I, вып. I, 1973, с. 139.

2: Катализ. Физика-химия гетерогенного ката4о лиза."Мир"., 1967, с. 119-154.

679856

H(g) 75D (Пр. ед

Составитель 10. Гринев

Техред М,Келемеш Корректор А. Гриценко

Редактор И. Шубина

Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4780/38

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4