Spektroskopie charakteristických ztrát energie elektrony

Elektronová energetická ztrátová spektroskopie ( anglicky  electron energy loss spectroscopy (EELS) ) je druh elektronové spektroskopie , při které je studovaná látka ozařována elektrony s úzkým energetickým rozsahem a ztráta energie je neelasticky rozptýlena.

Popis

Charakteristická ztráta energie elektrony pokrývá široký rozsah od 10 −3 do 10 4 eV a může nastat v důsledku různých procesů rozptylu, jako jsou:

• excitace hlubokých úrovní (100-10 4 eV);
• excitace plazmonů a elektronické mezipásmové přechody (1-100 eV);
• excitace vibrací povrchových a adsorbátových atomů ( 10–3–1 eV).

Termín "charakteristická elektronová energetická ztrátová spektroskopie (ECEE)" má dvojí význam. Na jedné straně se používá jako obecný termín pro metody analýzy energetických ztrát elektrony v celém rozsahu od 10–3 do 104 eV.

Na druhé straně má užší význam označení techniky pro studium charakteristických ztrát pouze druhé skupiny s energiemi v rozsahu od několika eV do několika desítek eV, spojených s excitací plasmonů a elektronických mezipásmových přechodů. V tomto případě je první skupina ztrát předmětem hloubkové spektroskopie HPEE a třetí skupina je předmětem vysokorozlišovací spektroskopie charakteristických ztrát energie elektrony . Nejčastější použití metody ESHEE (zejména v užším slova smyslu) je spojeno s řešením takových problémů, jako je stanovení hustoty elektronů účastnících se oscilací plazmatu a chemická analýza vzorků, včetně analýzy rozložení prvků v hloubce.

Historie

Technika byla vyvinuta J. Hillerem a R. F. Bakerem v polovině 40. let [1] , ale v následujících 50 letech se nerozšířila. A teprve v 90. letech se začaly šířit díky zdokonalování vakuových technologií a mikroskopů.

EELS a EDX

EELS je často považován za doplněk EMF (EDX) , což je další běžná spektroskopická technika dostupná na mnoha elektronových mikroskopech. EMF je dobré pro stanovení atomového složení látek, snadno se používá a poněkud citlivější na těžké prvky. Na druhé straně ESHEE byla historicky obtížnější technika, ale v zásadě schopná měřit atomové složení, chemické vazby, vlastnosti valenčního a vodivostního pásu, vlastnosti povrchu atd. ESHEE je výhodnější pro práci s relativně nízkými atomovými čísly , kde je okraj absorpčního pásma ostřejší, je snáze určitelný a experimentálně dostupný (při vysoké absorpční energii (>3 keV) je signál velmi slabý).

Měření tloušťky

EELS umožňuje rychle a poměrně přesně změřit místní tloušťku vzorku v TEM. [2] Nejúčinnější je následující postup: [3]

• Změřte spektrum EELS v energetickém rozsahu −5..200 eV (více je lepší). Takové měření lze provést v krátkém expozičním čase (milisekundy), takže jej lze provést na nestabilních látkách pod paprskem křidélek.
• Spektrální analýza: izolujte vrchol nulové ztráty (ZLP) a vypočítejte jeho integrální hodnotu ( I 0 ) a integrální hodnotu celého spektra ( I ).
• Tloušťka t = mfp * ln(I/I 0 ) . Kde mfp je střední dráha neelasticky rozptýlených elektronů, tabulková hodnota. [čtyři]

Prostorové rozlišení je u této metody omezeno lokalizací plasmonu (~1 nm), [2] tj. mapy tloušťky lze získat ve STEM s rozlišením ~1 nm.

Viz také

• Energeticky filtrovaná transmisní elektronová mikroskopie
• Transmisní elektronový mikroskop

Poznámky

1. ↑ Hillier, J a Baker, RF Mikroanalýza pomocí elektronů  // J. Appl  . Phys.  : deník. - 1944. - září ( roč. 15 , č. 9 ). - S. 663-675 . - doi : 10.1063/1.1707491 . - .
2. ↑ 12 Egerton , 1996 .
3. ↑ Iakoubovskii, K.; Mitsuishi, K.; Nakayama, Y.; Furuya, K. Měření tloušťky se spektroskopií ztráty energie elektronů  (anglicky)  // Micr Research and Technique : deník. - 2008. - Sv. 71 , č. 8 . - S. 626-631 . - doi : 10.1002/jemt.20597 . — PMID 18454473 . Archivováno z originálu 22. září 2017.
4. ↑ Iakoubovskii, Konstantin; Mitsuishi, Kazutaka; Nakayama, Yoshiko; Furuya, Kazuo. Střední volná dráha rozptylu nepružných elektronů v elementárních pevných látkách a oxidech pomocí transmisní elektronové mikroskopie: oscilační chování závislé na atomovém čísle  // Physical Review B  : journal  . - 2008. - Sv. 77 , č. 10 . - doi : 10.1103/PhysRevB.77.104102 . - . Archivováno z originálu 3. března 2016.

Literatura

• Oura K., Lifshits V. G., Saranin A. A. et al. Úvod do fyziky povrchů / Ed. V. I. Sergienko. — M.: Nauka, 2006. — 490 s.
• Egerton, RF Electron Energy Loss Spectroscopy in the Electron  Microscope . — 2. - New York: Plénum, ​​1996. - ISBN 978-0-306-45223-9 .

Odkazy

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)