6.2. Анализ энергии в электронной спектроскопии

Такие методы поверхностного анализа, как обсуждаемые в следующих главах фотоэлектронная спектроскопия и электронная оже-спектроскопия, используют фотоны и электроны для возбуждения электронов, которые вылетают из твердого тела со строго определенными энергиями. В диапазоне энергий ~ 100 эВ испускаемые электроны имеют глубины выхода порядка 10 А. При подходящем выборе параметров пучка и системы детектирования эти методы электронной спектроскопии обладают чрезвычайно высокой поверхностной чувствительностью. По ряду причин методы электронной спектроскопии нашли в настоящее время самое широкое применение в анализе поверхностей. Электроны легко фокусируются в пучки, эффективно детектируются и пересчитываются, а их распределение по углам и энергиям может быть исследовано с помощью электростатических линз и отклоняющих систем.

Электронная спектроскопия основана на анализе распределения энергий испускаемых поверхностью электронов. Различные особенности спектров испускания и требования, налагаемые методикой исследования, привели к созданию множества анализаторов для измерения распределений энергии

Рис. 6.1. Схема цилиндрического зеркального анализатора для исследования энергии электронов различными методами электронной спектроскопии. Наружный цилиндр имеет отрицательный потенциал по отношению к внутреннему электроду. 1 — электроны, вылетающие из мишени; 2 — детектор электронов.

электронов (см. также гл. 9). В цилиндрическом зеркальном анализаторе (рис. 6.1) испускаемые электроны фокусируются электростатически таким образом, что только электроны с энергиями в определенном малом интервале проходят через анализатор и достигают коллектора. Фокусировка достигается с помощью цилиндрического электрического поля, создаваемого разностью потенциалов между двумя коаксиальными электродами. Внешний цилиндр имеет отрицательный потенциал по отношению к внутреннему. Электроны входят в анализатор через кольцевое отверстие и отклоняются к внутреннему цилиндру. Схема анализатора позволяет электронам с энергией и разбросом энергий АЕ пройти через выходную шель на коллектор; разрешение энергий обычно имеет значение от 0,1 до 1%. Пропускная способность анализатора велика, поскольку он обладает большим телесным углом захвата электронов. Для однократного и двукратного дифференцирования сигнала на цилиндрический потенциал налагается модулирующее переменное напряжение, в результате чего появляется возможность выделить из фона острые характеристические пики энергий.