Лекция 1Слайд 1 МЕТОДЫ ЭЛЕМЕНТНОГО И СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА 7 семестр 8 семестр лекции – 2 часа/неделю, лекции – 2 часа/неделю практические занятиялабораторные. - презентация

1 Лекция 1Слайд 1 МЕТОДЫ ЭЛЕМЕНТНОГО И СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА 7 семестр 8 семестр лекции – 2 часа/неделю, лекции – 2 часа/неделю практические занятиялабораторные работы практические занятиялабораторные работы 1 час/неделю 1 час/неделю 1 час/неделю 1 час/неделю экзамензачет экзамензачет Жабрев Геннадий Игоревич – доцент кафедры Сверхпроводимость и физика наноструктур.

2 Лекция 1Слайд 2 Основная литература: 1. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок. М.: Мир, Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, Дополнительная литература: 1. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. М.: Мир, Количественный электронно-зондовый микроанализ. Под ред. В. Скотта, Г. Лава. М.: Мир, Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Под ред. Д.Бриггса, М.П. Сиха. М.: Мир, Л. Энгель, Г. Клингель. Растровая электронная микроскопия. – Справочник. – М.: «Металлургия», Тронева Н. В., Тронева М. А. Электронно-зондовый микроанализ неоднородных поверхностей (в свете теории распознавания образов). – М.: «Металлургия», Введение в физику поверхности / К. Оура [и др.]. - Москва : Наука, Томас, Г., Гориндж М.Дж. Просвечивающая электронная микроскопия материалов. - М. : Наука, Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. - Москва : Техносфера, 2006.

3 Лекция 1Слайд 3 Темы лекции: 1. Элементный и структурный анализ в развитии современных технологий. 2. Основные определения, используемые в последующем изложении. 3. Упругое рассеяние в лабораторной системе координат.

4 Лекция 1Слайд 4 Плотность потока частиц – j В общем случае величина j будет функцией координат в плоскости перпендикулярной оси пучка – неоднородный пучок и/или времени. В последнем случае зависимость м. б. периодической – импульсный источник частиц или апериодической – за счет временного дрейфа параметров стационарного источника частиц. число частиц, проходящих в единицу времени через площадку единичной площади, расположенную перпендикулярно оси пучка

5 Лекция 1Слайд 5 – Единица измерения j в системе СИ – частиц/м 2 с. На практике более употребительной является единица измерения – частиц/см 2 с. Если речь идет о пучках заряженных частиц, то в качестве единицы измерения обычно используется мкА/см 2 либо Кл/см 2 с. мкА/с = Кл/см 2 с = 6, частиц/см 2 с

6 Лекция 1Слайд 6 Расходимость пучка Единица измерения – радиан Осесимметричный пучок, система из 2-х коллимирующих диафрагм В аппаратуре для элементного и структурного анализа расходимость пучка обычно меньше радиан (3,4 угловых минут). предельный угол отклонения векторов скорости частиц в пучке от его оси L d1d1 d2d2

7 Лекция 1Слайд 7 Энергия частиц пучка В элементном и структурном анализе обычно используются потоки частиц фиксированной энергии. Такие пучки называются моноэнергетическими (иногда, по аналогии со световой оптикой монохроматическими). В качестве единицы измерения энергии используется внесистемная единица эВ, численно равная энергии, которую приобретает частица любой массы, несущая один элементарный заряд, пройдя разность потенциалов один вольт. 1 эВ = 1, Дж = 1, эрг

8 Лекция 1Слайд 8 Хотя пучки и называются моноэнергетическими, но в действительности всегда существует разброс по энергиям у частиц пучка относительно некоторой средней величины, которая называется энергией пучка Е. Разброс по энергиям определяется свойствами источника частиц; в неко- торых методиках необходимы пучки со степенью моноэнергетичности Е/Е не более Мерой разброса или степенью моноэнергетичности явля- ется отношение Е/E, где Е - модуль максимальной раз- ности между величиной Е и энергиями, которые реально имеют частицы пучка.

9 Лекция 1Слайд 9 При взаимодействии потоков корпускулярных излучений с атомами образца часто имеют место процессы упругого рассеяния. В дальнейшем часто можно будет считать, что рассеяние движущейся со скоростью v 0 (энергией Е 0 ) частицы массой m 1 происходит на неподвижной частице массой m 2. В лабораторной системе координат (л.с.к.) после упругого рассеяния частица m 1, отклонившись от первоначального направления движения на угол рассеяния, движется со скоростью v 1 (энергией Е 1 ), а первоначально покоящаяся частица m 2 движется со скоростью v 2 (энергией Е 2 ) по направлению составляющему угол отдачи Ф относительно первоначального направления движения частицы m 1. упругое рассеяние – рассеяние, при котором внутреннее состояние взаимодействующих частиц остается неизменным

10 Лекция 1 Слайд 10 Из законов сохранения энергии и импульса имеем следующую систему уравнений где k и – кинематические факторы процесса упругого рассеяния, причем k + = 1.

11 Лекция 1 Слайд 11 решение которого где = m 1 /m 2.

12 Лекция 1 Слайд 12 Для кинематических факторов получаем следующие выражения при фиксированном угле рассеяния кинематический фактор k может иметь два разных значения, отвечающих разным знакам перед квадратным корнем. Так как k + = 1, то тоже может принимать два значения. Это означает, что два значения должен принимать угол отдачи Ф. Кроме того, при 1 (m 1 m 2 ) существует предельный угол рассеяния мак = arcsin(1/ ). Двузначность k и Ф и, соответственно, Е 1 и Е 2 получена чисто математически, как следствие решения квадратного уравнения. Для того, чтобы понять физические причины появления подобной двузначности необходимо рассмотреть процесс упругого рассеяния в системе центра масс.