Рентгеновские спектрометры – типы

Развитие спектроскопии позволило сделать значительные прорывы во многих промышленных, научных и медицинских областях.

Так, фотоэлектронная спектроскопия в рентгеновском диапазоне стала очередным полезным инструментом для изучения строения веществ. РФЭС служит для идентификации дефектов на поверхности материалов, анализа строения вещества и его химического состава.

Рентгеновские спектрометры. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия основана на явлении выбивания фотоэлектронов под действием радиозлучения. При поглощении квантов света с высокой энергией, электроны переходят на внешние уровни, выбиваются из материала полностью. Энергия фотонов уходит не только на отщепление электронов, но и на их разгон, увеличение кинетической энергии.

При помощи растрового рентгеновского луча перед началом работ в зависимости от цели анализа выбирается участок, представляющий наибольший интерес для последующей спектроскопии. Это может быть полезно, если изучаемая поверхность неоднородная, негладкая.

Направляя поток рентгеновских лучей на поверхность пробы, при достаточной энергии с нее выбиваются электроны. Информативность метода обусловлена характерной для каждого атома энергии электронов. Она зависит как от энергетического уровня, на котором находится сам электрон, так и от химического окружения атома. Накопленные данные по энергиям фотоэлектронов в атомах с различным окружением позволяют делать выводы о строении изучаемых веществ, степенях окисления атомов.

Большое значение для энергии ионизации имеет химическое окружение элемента. В зависимости от соседствующих атомов, электроны могут иметь различный химический сдвиг, представляющий собой отклонение энергии ионизации в связанном состоянии от относительно свободного элемента. По химическому сдвигу можно предположить степень окисления элемента.

Электроны, выбиваемые с разных уровней, имеют различную энергию, соответствующую своему химическому элементу в определенном состоянии. Детектируя электроны и их энергию, делается вывод об изначальном их состоянии, а соответственно и принадлежности характерному элементу.

РФЭС позволяет определять элементный состав поверхности, концентрацию элементов на поверхности, химическое состояние атомов на поверхности и приповерхностных слоях. Также применяется послойный анализ, в ходе которого поверхностные слои стравливают с постоянной скоростью низкоэнергитичным пучком ионов инертного в вакууме и методом РФЭС устанавливают распределение содержания элементов по глубине.