4.9.3. Проблемы метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии - Ашкинази Л.А.

Не следует думать, что анализ химического состава поверх­ности методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии прост. Проблем в этом методе, как и в любом другом, много. Для примера рассмотрим всего лишь две проблемы — одну техническую и одну физическую.

Когда электроны покидают образец, его поверхность заря­жается положительно. Если образец проводящий, то проблем не возникает — недостающие электроны тут же подойдут к поверх­ности и поверхность по-прежнему остается электрически ней­тральной. А если образец диэлектрический? Увеличение положи­тельного заряда на его поверхности выглядит как увеличение энергии связи, ибо электрону приходится преодолевать тормо­зящее поле положительно заряженного образца и к анализа­тору он приходит с меньшей энергией. Как бороться с зарядкой поверхности? Снять заряд нанесением на поверхность проводя­щей пленки в данном случае нельзя — ведь именно поверхность образца мы и собираемся исследовать. Один путь борьбы с зарядкой поверхности — компенсировать ее, облучая поверх­ность электронами от отдельного источника. Другой путь — нанести на поверхность чуть-чуть какого-нибудь вещества (эталона) с известной энергией связи и сравнивать с ней энер­гию связи неизвестного вещества. В качестве эталона часто применяют углерод, попадающий на поверхность из диффузион­ных насосов и резиновых уплотнений. При зарядке поверх­ности энергия уходящих от поверхности электронов уменьшается, но энергия связи углерода остается, конечно, постоянной, и по разности энергий электронов, выбитых из атомов углерода и атомов неизвестного элемента, определяется энергия связи последних.

Приведем пример проблемы физической. Если смешать порошок W и алюмината бария-кальция (сложное соединение, со­держащее Ва, Са, А1 и О) и нагреть смесь, то через некото­рое время работа выхода смеси уменьшится и станет меньше работы выхода и W, и алюмината. Ясно, что на поверхности образовалось какое-то новое вещество. Анализ обнаруживает на поверхности образца в основном О и Ва. Возникает вопрос: что там образовалось? Кристаллы ВаО на W? Или Ва, сорби­рованный на окисленном W, т. е. система W — О — Ва? А может быть, окисленный Ва, сорбированный на W, т. е. система W — Ва — О? Спектр электронов исследуемого объекта, если его сравнить со спектрами всех этих веществ и систем, окажется в чем-то отличным от каждого и в чем-то похожим. Поэтому исследуемый объект не является ни одним из перечисленных. А каким? К этому вопросу мы еще вернемся.

Прежде чем переходить к методам анализа, использующим бомбардировку поверхности ионами и электронами, вернемся к ионному распылению. Сейчас нам потребуется чуть более «тонкая» информация-об этом процессе, чем та, которая нужна при рассмотрении работы соответствующих типов насосов.