W rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS), lub spektroskopii elektronowej dla analizy chemicznej (ESCA), naświetlamy powierzchnię próbki nisko-energetycznym promieniowaniem X (Kα Al 1486 eV lub Kα Mg 1253 eV). Promieniowanie to wyrzuca elektrony z powłok rdzeniowych atomów w próbce do próżni. (Efekt fotoelektryczny). Analizator mierzy energię elektronów oraz ich natężenie. Energia ta jest charakterystyczna dla każdego pierwiastka i wiązania tego pierwiastka w związku chemicznym. Z takiego widma uzyskujemy informacje o rodzaju atomów w próbce, ich koncentracji oraz wiązaniu chemicznym. Technika ta jest powierzchniowo czuła, ponieważ elektrony, które docierają do analizatora bez straty energii pochodzą z warstwy próbki (1-10 nm).
Dostępne techniki:
- Pomiary z dużą rozdzielczością energetyczną wykorzystują monochromatyczne promieniowanie Al Kα.
- Pomiary z rozdzielczością kątową (ARXPS) umożliwiają wyznaczenie grubości i rodzaju warstw w wielowarstwie (do 10 nm), określenie składu pierwiastkowego oraz wiązania chemicznego.
- Profilowanie wgłębne (destrukcyjne) z użyciem działa jonowego Ar+ umożliwia analizę chemiczną głębszych warstwach (>10nm) próbki.
- Spektroskopia w ultrafiolecie (UPS) wykorzystuje światło w zakresie UV do wyznaczania rozkładu elektronów w paśmie walencyjnym oraz wiązania molekuł.
- Dyfrakcja niskoenergetycznych elektronów (LEED) umożliwia obserwowanie rekonstrukcji powierzchni krystalicznej po różnych procesach (napylania, absorpcji gazów, wygrzewania itp..).
- Komora przygotowawcza umożliwia różnorodne przygotowanie powierzchni próbek do badań. Działa niezależnie od komory analitycznej. Umożliwia usuwanie powierzchniowych zanieczyszczeń jonami Ar, wygrzewanie, przełamywanie próbek w próżni, skrobanie powierzchni, kontrolowane nanoszenie warstw metali i tlenków, wprowadzanie gazów reaktywnych o kontrolowanym przepływie, ciśnieniu i temperaturze. Magazynek próbek pozwala przechowywać w warunkach wysokiej próżni do 6 próbek.
![]() Spektrometr XPS lub ESCA z monochromatorem promieniowania Kα Al i hemisferycznym analizatorem energii fotoelektronów Scienta. |
![]() Widma XPS dla ZnO wzbudzone za pomocą promieniowania z podwójnej anody (Al i Mg). Przesunięcie energii wiązania linii Augera umożliwia ich identyfikację.
|
![]() Wysokorozdzielcze widmo XPS poziomu 1s C dla tworzywa sztucznego, z którego wykonana jest butelka na wodę. |
prof. Leszek Sirko, e-mail: director@ifpan.edu.pl, tel: + 48 22 116 2111
Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, Aleja Lotników 32/46, 02-668 Warszawa
tel.: (+48) 22 843 70 01 | fax: (+48) 22 843 09 26 | www.ifpan.edu.pl
NIP: 525-000-92-75, Regon: 000326061