Röntgen- és energiaveszteség-spektroszkópia

Az energia-diszperzív röntgenspektroszkópiában (EDS) és az elektronenergia-veszteségspektroszkópiában (EELS) használt jeleket az elektronok rugalmatlan szórása (energiaveszteséggel jár) okozza, amikor áthaladnak a mintán.

Ezek a technikák képezik az analitikai mikroszkópia alapját, és lehetővé teszik a kvalitatív és kvantitatív kompozíciós elemzéseket, az elem-feltérképezést és az elektronikus tulajdonságok elemzését az elemek széles körében. Az F20 UT pásztázó transzmissziós elektronmikroszkóp terepi emissziós pisztolya lehetővé teszi ezeknek az elemzéseknek a végrehajtását nanométeren, és egyes esetekben atomi léptékben. Az EDS-ben jellemzően alkalmazott jellegzetes röntgensugarak akkor jönnek létre, amikor a nyaláb nagy energiájú elektronjai kilökik a belső héj elektronjait a mintában levő atomokról, és az ionizált atomok visszatérnek a legalacsonyabb energiaállapotba a hiányzó belső héj elektronok helyettesítésével a külső héjak. Ez a folyamat akár egy röntgen, akár egy Auger elektron emisszióját eredményezi, amelynek emissziós energiája jellemző a két érintett elektronhéj energiakülönbségére, ezáltal egyedi aláírást biztosítva a jelenlévő atomok típusának azonosításához. Egy EDS spektrumban éles csúcsokat látunk, amelyek megfelelnek a mintában jelen lévő különböző elemek atomjai által kibocsátott jellegzetes röntgensugaraknak.

Az EELS megvizsgálja az elektronok energiaeloszlását, amelyek rugalmatlanul szétszóródtak, miközben áthaladtak a mintán. Az alacsony energiaveszteség (50 eV) azoknak az elektronoknak felel meg, amelyeket a belső elektronhéjak inasztikusan szétszórtak, és így a minta atomjaira jellemző információkat tartalmaznak. Egy tipikus EELS-spektrum tartalmazza mind a plazmon rezgések vagy más jelenségek által létrehozott alacsony energiájú csúcsok sorozatát, mind pedig a nagy energiaveszteséggel járó alacsony intenzitású ionizációs élek sorát, amelyek kezdő pozíciója a mintában található különböző típusú atomokra jellemző. Az ionizációs élek finom szerkezete információt nyújthat a kémiai kötésről és az atom konfigurációiról.

Példák az elektronenergia-veszteség spektroszkópiai képességekre

A pásztázó transzmissziós elektronmikroszkópia (STEM) EDS térképezése feltárja a kémiai eloszlást egy Si napelemben.

A STEM EDS vonalprofil kimutatja a CIGS kémiai ingadozását. A nagy dobozból vett EDS-adatok megadják az átlagolt kémiai összetételt, amely összhangban áll a többi méréssel.

A TEM EDS a szén-dioxid-hordozó Cu rácson jelen lévő PbSe és PbTe nanorészecskék keverékét tárja fel.

Példák az energiadiszperzív röntgenspektroszkópiai képességekre

C-Si/a-Si interfész nagyfelbontású Z-kontrasztú képe egy nagy hatásfokú Si heterojunction napelemről. A kép egy atomszerűen hirtelen és lapos c-Si/a-Si interfészt mutat (lásd a következőt).

Ugyanazon interfész elektron-energiaveszteség-spektroszkópiája három különböző helyzetben feltárja az elektronikus tulajdonságok változását a c-Si-től az interfészig és az a-Si-régiókig (lásd a fekete nyilakkal jelölt csúcsokat).

Az EELS bizonyítja, hogy a bór beépült a szén nanocsövekbe.

További információkért forduljon a Mowafak Al-Jassim telefonszámon, 303-384-6602.