Характеристика засобiв контролю поверхонь i поверхневого шару
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
i. На рис. 1 представлена схема одержання фокусованого променя на установцi Стенфордськоi синхротронноi радiацiйноi лабораторii. Гамма-фотони з найближчого моноенергетичного променя направляються всередину зразка. Фотони поглинаються атомами, це супроводжуСФться випромiнюванням електронiв. Електрони з орбiт всiх атомiв з енергiСФю зв'язку, меншою, нiж енергiя гамма-променiв, збуджуються неоднаково. Деякi пiки в спектрi бiльш iнтенсивнi, нiж iншi. Тому що атомнi структури кожного елемента перiодичноi таблицi вiдрiзняються вiд всiх iнших, визначення позицii одного чи багатьох шляхiв електронiв дозволяСФ визначити присутнiсть рiзних елементiв у поверхнi зразка.
Рис. 1
Метод поверхневоi розширеноi гамма-променевоi точноi структури (ПРГПС) дозволяСФ визначити змiни довжин молекулярних зв'язкiв з точнiстю до 0,05 А, орiСФнтацii молекул, що поглинаються поверхнею одиничних кристалiв, визначити хiмiчний склад елементiв i iх вiдносну концентрацiю. ВикористовуСФться для оцiнки органiчних поверхонь (полiмери, змащення, покриття) та неорганiчних (корозiя, електрохiмiя, руйнування, електронне пасивування тощо).
2.2 Метод електронноi ОЖЕ-спектроскопii
Метод електронноi ОЖЕ-спектроскопii - один з найбiльш застосовуваних аналiтичних методiв визначення хiмiчного складу поверхнi твердих тiл. Його перевагою СФ висока чутливiсть в областi 5-20 А поверхнi, швидке одержання даних i можливiсть оцiнити всi елементи. Ефективне застосування при вивченнi аномальних структур, дифузii, корозii й окислювання, адгезii, тертя i зносу, границь зерен, стабiльностi структур зерен, крихкостi матерiалiв порошковоi металургii, крихкостi матерiалiв на залiзнiй та незалiзнiй основах тощо.
2.3 Метод Раман-спектроскопii
Для оцiнки структурних характеристик поверхнi широко застосовуСФться метод Раман- i мiкро-Раман-спектроскопii. Вiдноситься до неруйнiвних методiв контролю, не вимагаСФ спецiальноi пiдготовки зразкiв, можливе застосування для дiагностики. Принципова схема представлена на рис. 2.
Рис. 2
Лазерний промiнь направляСФться до зразка через оптичну систему. Промiнь розширюСФться до дiаметра плями контакту 13 мм i потiм лiнзами фокусуСФться на поверхнi зразка до плями розмiром 0,5 мм. Зразок розмiщаСФться у вакуумнiй камерi при тиску нижче 102 Па. Ефект Рамана - це розсiювання свiтла пiд тиском простих гармонiйних коливань. Частота розсiяного матрицею свiтла може мати малу величину, що залежить вiд коливальних властивостей матрицi. Раман-спектр поверхнi твердого тiла виходить у результатi твердого розсiювання оптичних фотонiв i введення в ТСратки динамiчних зондiв. Частота фотонiв точно вiдповiдаСФ типу структури i маСФ вiдповiднi до неi гострi та вузькi пiки в спектрi. Повна ширина половини максимуму пiка СФ показником досконалостi кристала, а ступiнь його розширення залежить вiд величини дефекту ТСратки. Наприклад, рiзнi алотропiчнi форми вуглецю (алмаз, графiт, аморфний вуглець) демонструють рiзнi стани фоновоi щiльностi. Такi розходження можна використовувати для визначення рiзних алотропiй на поверхнi алмазного зношуваного iнструмента, полiкристалiв алмазу пiсля синтезу, при одержаннi алмазних покриттiв.
Мiкро-Раман-спектроскопiя дозволяСФ за рахунок вибору необхiдного збiльшення мiкроскопа вивчати малi об'СФкти i дiлянки поверхнi до 1 мкм2 (одиничнi кристалiчнi плiвки, малi концентрацii домiшок, нормальнi напруги).
2.4 Атомна силова мiкроскопiя (АСМ)
Метод базуСФться на змiнi сил взаСФмодii часток, порiвняних з атомом. Цi сили, впливаючи на наконечник, що перемiщуСФться уздовж поверхнi, змушують згинатись консоль, на якiй закрiплений наконечник (рис. 3).
Перемiщення консолi оцiнюСФться за допомогою оптичноi iнтерферометрii або уловлювання променю, що вiдбиваСФться вiд верхньоi поверхнi консолi, позицiйно-чуттСФвим фотодатчиком. При цьому фiксуються вiдхилення менш, нiж 0,01 А. Ця ж задача вирiшуСФться за допомогою п'СФзодатчика, вмонтованого в консоль. Енергiя взаСФмодii двох атомiв чи малих молекул описуСФться вiдомим потенцiалом Леннарда-Джонса, а сила взаСФмодii розглядаСФться як функцiя вiдстанi мiж ними (рис. 3). Лiворуч вiд мiнiмуму потенцiалу частки вiдштовхуються одна вiд одноi, а праворуч - - притягаються. Сила притягання (Ван-дер-Ваальса) змiнюСФться як вiдстань мiж наконечником i зразком. Тому контакт наконечника i зразка повинен бути виключений, i поверхня скануСФться на вiдстанi 50-200 А, або контакт можливий при дуже малих зусиллях притискання наконечника до зразка.
Рис. 3
2.5 Метод скануючоi тунельноi мiкроскопii (СРЖМ)
Метод скануючоi тунельноi мiкроскопii призначений для зображення поверхнi з атомним вимiрюванням. Скануюча тунельна мiкроскопiя СФ насправдi поверхово чутливим методом, оскiльки базуСФться на ефектi тунельного струму, що СФ мiрою взаСФмодii (додавання) електрохвильових полiв електропровiдних зонда та зразка в самому промiжку, що iх роздiляСФ. Одержуванi зображення залежать i вiд напруги (рiзницi прикладених потенцiалiв) мiж зондом та зразком.
Скануючи поверхню, зонд змушений робити перемiщення по осi z для збереження величини тунельного струму постiйною (рис. 4).
Рис. 4
Рис. 5
Метод локального зонд?/p>