Existen docenas de métodos de análisis de superficies, entre los que se utilizan comúnmente las sondas de iones, la espectroscopia de electrones Auger y la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X, seguidas de la espectroscopia de neutralización de iones, la espectroscopia de dispersión de iones y la espectroscopia de electrones de baja energía. , espectroscopia de pérdida de energía electrónica, espectroscopia electrónica ultravioleta y otras tecnologías, así como análisis de microscopía iónica de campo, etc.
Análisis con sonda de iones
Análisis con sonda de iones, también conocido como microanálisis con sonda de iones. Utiliza métodos ópticos de electrones para acelerar y enfocar ciertos gases inertes o iones de oxígeno en pequeños haces de iones de alta energía para bombardear la superficie de la muestra, provocando que se excite y emita iones secundarios (masa/carga). Los iones se separan para detectar todos los elementos en. microáreas dentro de unas pocas profundidades atómicas y dentro de unas pocas micras, y se pueden determinar los isótopos. Su sensibilidad de detección es mayor que la de la sonda de electrones (consulte el análisis de la sonda de electrones) y es particularmente sensible a elementos ultraligeros. Puede detectar oligoelementos de 100 gramos y su sensibilidad relativa alcanza 10 (~ 100. El análisis. La velocidad es rápida y se puede utilizar cómodamente. La imagen de distribución plana de los elementos también se puede obtener utilizando el efecto de pulverización iónica para analizar la distribución de elementos dentro de una profundidad de varias micras. Sin embargo, el método de análisis cuantitativo de la sonda de iones aún no estaba maduro.
Se llevó a cabo en 1938. Investigación sobre la interacción entre iones y sólidos, pero no fue hasta la década de 1960 que se comenzaron a producir analizadores de sonda de iones prácticos. Los componentes básicos de un analizador de sonda de iones incluyen. un sistema de vacío, una fuente de iones, un sistema óptico de enfoque de iones primarios, un espectrómetro de masas, un sistema de detección y visualización de imágenes, una cámara de muestras, etc. Las sondas de iones son adecuadas para el análisis de elementos ultraligeros, trazas y elementos traza, y la identificación de isótopos. Se utilizan ampliamente en el estudio de la oxidación, corrosión, difusión y precipitación de materiales metálicos, especialmente en la investigación del fenómeno de fragilización por hidrógeno y en el análisis de revestimientos superficiales y capas de infiltración. Análisis de espectroscopia de electrones Auger
El análisis de espectroscopia de electrones Auger, que utiliza un haz de electrones (o rayos X), bombardea la superficie de la muestra para que los electrones en el nivel de energía interno de los átomos de la superficie sean eliminados. Los electrones en niveles de energía más altos llenan los huecos y liberan energía. Esta energía luego se transfiere a otro electrón, lo que causa que En 1925, P.V. Auger de Francia descubrió y explicó por primera vez este electrón secundario, que más tarde se llamó electrón Auger. No fue hasta 1967 que se desarrolló la tecnología de espectroscopía de electrones Auger. Se utiliza para estudiar los problemas de los metales mediante la detección de la energía y la intensidad de los electrones Auger a través de analizadores de energía y sistemas de detección, así como información cualitativa y cuantitativa sobre la composición química de la capa superficial. ya que el estado químico, el estado electrónico, etc. se pueden obtener en condiciones experimentales apropiadas. Este método no tiene ningún efecto destructivo en la muestra y puede analizar todos los elementos excepto el hidrógeno y el helio dentro de unas pocas capas atómicas y un área de unas pocas micras en la superficie de la muestra. Es muy sensible para la detección de elementos ligeros y elementos ultraligeros. Varía según el elemento, oscilando generalmente entre una diezmilésima y una milésima. La sensibilidad absoluta llega a 10 (una sola capa). aproximadamente 10 (átomos) por centímetro cuadrado). Se puede utilizar para detectar y detectar fácil y rápidamente. El análisis de elementos de línea y superficie y el análisis del estado químico de algunos elementos se pueden combinar con la tecnología de pulverización iónica para obtener la distribución de elementos en la profundidad. dirección.
La estructura del instrumento de espectroscopia electrónica Auger incluye principalmente un sistema de vacío y una fuente de excitación y sistemas ópticos de electrones, analizadores de energía y sistemas de registro de detección, etapas de laboratorio y de muestra, pistolas de iones, etc. /p>
El análisis de espectroscopia electrónica Auger se utiliza principalmente en la industria mecánica para la oxidación, corrosión y corrosión de materiales metálicos. Investigación sobre características de fricción, desgaste y lubricación, difusión o segregación de elementos de aleación y elementos de impureza, procesos de tratamiento de superficies. y adhesión de materiales compuestos.
Análisis de espectroscopia de fotoelectrones de rayos X
p>El análisis de espectroscopia de fotoelectrones de rayos X utiliza rayos X de cierta energía para irradiar moléculas de gas o superficies sólidas. La energía cinética de los fotoelectrones emitidos está relacionada con el nivel de energía original de los electrones. Al registrar y analizar estas energías de los fotoelectrones se puede obtener información sobre tipos de elementos, estados químicos y distribuciones de carga. Este método de análisis no destructivo no sólo permite analizar conductores y semiconductores, sino también aislantes. Se pueden detectar todos los elementos excepto el hidrógeno. Aunque la sensibilidad de detección no es alta, solo alrededor de una milésima, la sensibilidad absoluta puede alcanzar 2 × 10 (una sola capa).
Esta tecnología de análisis fue establecida por el profesor K. Serba de Suecia y sus colaboradores. La investigación comenzó en 1954, inicialmente llamada Espectroscopia Electrónica para Análisis Químico (ESCA), y más tarde conocida generalmente como Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos X (XPS). Incluye principalmente: sistema de vacío, fuente de rayos X, analizador de energía y sistema de registro de detección, laboratorio y escenario de muestra, etc. Este método de análisis ha sido ampliamente utilizado para identificar los tipos de elementos adsorbidos en la superficie de materiales, productos de corrosión, deposición superficial, etc. en la etapa inicial de la corrosión y en el progreso de la corrosión para estudiar la transferencia, adhesión y desgaste del material; y características de lubricación entre pares de fricción para explorar la superficie de materiales compuestos y características de interfaz de productos plásticos de ingeniería, etc.