Спектроскопия упруго-рассеянных электронов на отражение

1.

Лекция 8 Спектроскопия упруго-рассеянных электронов на отражение.
Дифференциальное сечение упругого рассеяния электронов. Структурный
фактор. Фактор Дебая-Валлера. Методика определение температуры
плавления образца по зависимости интенсивности линии упругого пика от
температуры.
Сверхвысоковакуумный электронный
спектрометр XSAM-800

2.

Интенсивность пика упруго рассеянных электронов
Е0
I0
Ie
N
– энергия электронов;
– ток падающего пучка;
– ток отраженного пучка;
– концентрация атомов образца;
d
– дифференциальное сечение упругого
d
рассеяния электронов на атомах образца;
( E0 ) - длина
свободного пробега первичных
электронов с энергией E0 в образце по
отношению к неупругим потерям.
I e 2 I 0 ( E0 ) N
0
0
d
cos
( )
sin d
d
cos 1

3.

Экспериментальный спектр рассеяния отраженных электронов с энергией
E0=500 эВ на поверхности SiO2. На рисунке интенсивность спектра
характеристических потерь энергии электронами увеличена в 20 раз по
отношению к интенсивности пика упруго-рассеянных электронов.

4.

Дифференциальное сечение упругого рассеяния:
d cl
2
( ) f ( ) S (q ) exp 2W (q)
d
Фактор Дебая-Валлера
Структурный фактор
Амплитуда рассеяния на атоме
q 2
2me E0
sin( 2)
Волновой вектор рассеяния
φ
ē
ē
атом

5.

Расчетное диф. сечение упругого рассения электронов для BULK
E0=500 эВ
3
2.5
a0^2/grad
2
C
Ni
Au
1.5
1
0.5
0
0
20
40
60
80
100
grad
120
140
160
180
200

6.

Фактор Дебая-Валлера
1 2
W (q) q u 2
2
Tm
3
TD
xm a kB M
T TD
3 2 q 2T
2 Mk BTD 2
Температура плавления
xm
Температура Дебая
а
a
Параметр Линдемана
а
а
umax
2
а
T1<<Т2

7.

Структурный фактор
S (q ) ~ exp qz2
2
h( x ) h
h
структурный фактор для рассеяния на
шероховатой поверхности S(h)
отклонение от гладкой формы поверхности

8.

Методика определение температуры плавления образца по зависимости
интенсивности линии упругого пика от температуры.
Au объемный образец
Интенсивность упругого пика, абс. ед.
41000
36000
31000
26000
21000
16000
11000
6000
1000
400
500
600
700
800
900
1000
2 2
qT
I ~ exp 2W (q) exp 3
2
MkBTD
T, К
1100
1200

9.

Логарифм отношения интенсивности упругого пика
для Au bulk в зависимости от температуры
0.2
2
q 2T
Ln I I 0 ~ 3
Mk BTD 2
0
Tm
3
TD
xm a kB M
LnI/I0
-0.2
-0.4
Ср.знач
y = -0.0017x + 1.2617
начальная точка
y = -0.0019x + 1.3436
с травлением
без травления без аргона
-0.6
Линейный (начальная точка)
-0.8
T, К
-1
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100