Способ определения длины свободного пробега электронов в твердом теле Советский патент 1993 года по МПК G01N23/22 

Изобретение относится к области физики твердого тела, вторично-эмиссионной спектроскопии, материаловедения и бесконтактным методам и средствам определения электрофизических характеристик материалов и покрытий.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, в котором длину свободного пробега электронов определяют по спектрам полного тока (СПТ). Способ заключается в том, что образец облучают монокинетическим пучком первичных электронов, регистрируют спектры полного тока электронов, прошедших в образец, затем анализируют изменения спектров в процессе нанесения и формирования тонких пленок и поверхностных слоев, что позволяет установить интервал толщин, в котором выполняется условие

I(d)h0(1-e

h° +

о

(12°-IЛ

2d Vl2°

2d t

.2d 1.

(1)

где И - интенсивность сигнала от слоя толщиной d; 12 интенсивность сигнала подложки без поверхностного слоя; d - толщина нанесенного слоя, I - длина свободного пробега электронов.

Используя экспериментальные зависи-. мости СПТ, строят в полулогарифмическом масштабе график зависимости f(d) ln/l(d)- -h /, по нему устанавливают интервал толщин, в котором выполняется соотношение (1), а по наклону этого графика определяют длину свободного пробега электронов.

Недостатком этого способа является сложность определения длины свободного

00

ю ю

Ч)

ел

О1

пробега электронов с использованием двух графиков, недостаточная точность, а также необходимость проведения операции нанесения пленок исследуемого вещества на подложку.

Цель изобретения - упрощение и повышение точности способа определения средней длины свободного пробега совокупности электронов твердого тела, с покрытием или без него, по отношению к электрон-элект- ронным взаимодействиям.

Предлагаемый метод, например, использовался для определения длины свободного пробега электронов в образцах из молибдена и вольфрама. Энергия первичных электронов ЕрМ, соответствующая максимальной величине ДЕу/2 для молибдена - 21 эВ и для вольфрама - 17 эВ. Длина свободного пробега электронов, соответсто

венно, для молибдена - 3,4 А, а для вольфо

рама - 1,6 А.

Указанная цель по упрощению способа и повышению его точности достигается тем, что использование предлагаемого способа исключает операцию построения зависимостей в полулогарифмическом масштабе, а также использование графической зависи- мости второй раз для определения Аеых. За счет использования для расчета формулы увеличивается точность определения Аеых. При использовании предложенного спосо0

5

0

5

ба (в отличие от известных способов) длину свободного пробега электронов определяют не только для пленок и покрытий, но и для любого твердого тела с покрытием или без него.

Формула изобретения

Способ определения длины свободного пробега электронов в твердом теле, включающий облучение исследуемого вещества пучком первичных электронов, регистрацию энергетических спектров вторичных электронов и определение длины свободного пробега электронов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения способа, энергию Ер первичных электронов пучка варьируют от значения, при котором наблюдают истинно вторичные электроны, до значения, при котором форма спектра не зависит от Ер,по полученным данным строят зависимость энергетической полуширины AEi/2 максимума энергетических спектров от Ер, а длину Явых свободного пробега определяют по формуле:

Явых 5,2 -10 b. A(Z)/p-Z. Ерм

1.4

где A(Z) - атомный вес вещества: 30 2. - средний атомный номер вещества; р- плотность вещества; Ерм - максимальное значение AEi/2

Использование: в исследовании материалов радиационными методами. Сущность изобретения: исследуемое вещество облучают пучком первичных электронов, энергию которого Ер варьируют от значения, при котором наблюдают истинно вторичные электроны, до значения, при котором форма спектра не зависит от Ер, регистрируют энергетические спектры втбричных электронов, по полученным данным строят зависимость энергетической полуширины от ДЕ1/2 максимума энергетических спектров от Ер, определяют длину свободного пробега электронов по приведенной формуле.