Способ измерения поверхностной концентрации кислорода в оксидах /его варианты/ Советский патент 1985 года по МПК G01N23/227 

и L. измеренные положе.9Т ния линии . на заряженных поверхностях образца и эталона,.

иЦ

положения спектральmax

эт ных линий, соответствующие максимальному сдвигу в образце и эталоне.

1. Способ измерения поверхностной концентрации кислорода в оксидах методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, чувствительности и экспрессности анализа нестехиометрических диэлектрических оксидов, производят измерение сдвига спектральных линий любого элемента образца при зарядке его поверхности вследствие фотоэлектронной эмиссии и определяют величину дефицита по кислороду относительно стехиометрическойконцентрации по формуле ( I/C-MOIKC о) где XT - дефицит по кислороду} максимальный дефицит, MOIICC L положение спектральной линии на незаряженной поверхности ь измеренное положение спектральной линии на заряженной поверхности; положение спектральной /Mf-C. линии, соответствующее максимальному сдвигу. 2. Способ измерения поверхностной концентрации кислорода в оксидах методом рентгеновской фотоi электронной спектроскопии, отли чающийся тем, что, с целью повьшения точности, чувствительности и экспрессности анализа нестехиометрических диэлектрических оксидов, производят измерение сдвигов спектральных линий любого элемента образца и эталона известного состава при зарядке их поверхности 00 вследствие фотоэлектронной эмиссии to и определяют величину дефицита по со кислороду в образце относительно Од стехиометрической концентрации по формуле Х. х ( эт о) КС оБ Qg) 4s эт ( osT -olt -MaKC эт л т) где X и X - дефициты по кислороо5 аг ду для образца и эталона-. f, - положение спектральной линии на незаряженной поверхности;

Изобретение относится к анализу химического состава поверхности вещества и предназначено для измерени концентрации кислорода в нестехиоме рических по кислороду диэлектрическ оксидах с помощью физических методо Целью изобретения является повышение точности, чувствительности и экспрессности анализа нестехиометрических диэлектрических оксидов Сущность предлагаемого способа заключается в том, что поверхность образца (или образца и эталона во втором варианте) облучают потоком рентгеновских лучей в фотоэлектронном спектрометре, вызывая эмиссию фотоэлектронов с поверхности оксида Врезультате этого происходит заряд ка диэлектрической поверхности, что вьфажается в одновременном сдвиге всех линий фотоэлектронного спектру изучаемого объекта по сравнению с незаряженной поверхностью. При наличии кислородного дефицита степень зарядки, а следовательно и сдвиг спектральных линий уменьшаются за счет увеличения проводимости. Зная максимальную степень кислородного дефицита максимальный сдвиг диний любого элемента L y l-o L - положение линий для незаряжен ной поверхности, можно определить величину дефицита кислорода х исслёдуемого вещества по формуле (П ХХ-0 где лЦ. - сдвиг линий спектра для исследуемого оксида (ui, В случае измерений на образце и эталоне известного состава дефицит кислорода в образце определяют по формуле X. х. - t o OT olfl-n cixoS об) о5 V ()и,-1,э) Определим чувствительность предлагаемого метода по степени кислородного дефицита и общему содержанию кислорода на примере дефицитного по . кислрроду кристалла BaTiOj. . При этом , 0,03 моль, максимальное смещение линий спектра L.- 13 эВ. Для фотоэлектронного спектрометра с разрешением л б 1 эВ чувствительность предлагаемого метода или наименьшая величина определяемого дефицита лп 0,03 моль-1 эВ t «xbo 13 эВ 0,0023 моль . Чувствительность по отношению к общему содержанию кислорода в . 0,0023 моль ВаТг 0,у равна „ 3 моль 0,07%, что превосходит чувствительность (0,1-1%) метода количественного анализа с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Рассчитаем абсолютную ошибку определения величины дефицита для BaTiOj. в случае, когда состав близок к предельной величине дефицита, т.е. Л1,. 13 эВ. Максимальная ошибка определения тах методом измерения оптической плотности равна 10%, ошибка измерения 4Ь , L рпскх-LioPSBHa 0,1 эВ. д I Если дефицит кислорода х- (- I I аи-. Ь -L, ч то абсолютная ошибка измерения дефицита кислорода предлагаемым способом равна

311823614

& ш«х Ц т«Н1ДЦ№так-ЦК(Ьт«х-) ..о.,

4Х

C-m-x-) СО,003- 13+0,03-0,1)-13+0,1 .. 169 0,0035. Таким образом, относительная точность определения кислородного дефицита - ш.. л и и J Точность в определении общей концентрации кислорода в ВаТ iOg составля-ет 2л°211 .100% 0,1%, в то время, как точность количественного анализа способом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии 3-10%. П р и м е р 1. Берут образец BaTiOj y , имеющий состав: 1 моль Ва, 1 моль Ti, (3-х) моль О, например, в виде монокристалла, промывают в растворителе, например в изопропиловом спирте, эфире или ацетоне для удаления органических загрязнений, и помещают в камеру фотоэлектронного спектрометра с вакуумом 10 -10 Па. Облучают поверхность образца рентгеновским излучением при напряжении на рентгеновской трубке 5-10кэВ и записывают фотоэлектронный спектр (линии 015, Ti2p, ВаЗс),. Определяют сдвиг любой спектральной линии 4U 10 эВ. Из справочной литературы находят L, и 0,03 моль. Определяют (L.na« L,e) 13 эВ. Рассчитьшают х по формуле U-c(.03 моль--||-|| 0.023 моль. Отсюда содержание кислорода 2,977 и формула кристалла 977 Пример 2. Берут образец PtTiOj., имеющий состав: 1 моль РЬ, 1 моль Ti, (3-х) моль О, для которого ( не известен, и эталон в виде монокристалла PbTiO 0,065 моль). Над образцом и эталоном производят те же действия, что и в примере 1, записывают фотоэлектронные спектры (линии 015, Ti2p, РЪЗс). Определяют для эталона (.5)8 эВ, 4Li 5,2 эВ и для образца L )8 эВ, ,3 эВ. 0,065 моль-f- -r Рассчитывают эВ 7 iR 0,091 моль. Содержание кислорода 2,909 моль, формула кристалл PbTi02,9o9