В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Примеры применения сверхвысокого вакуума
Примеры применения сверхвысокого вакуума - Методы исследования поверхностей
В целом о вакууме и вакуумных системах - Особенности вакуумных систем
Оглавление
Примеры применения сверхвысокого вакуума
Методы исследования поверхностей
Технология тонких пленок
Технология полупроводников
Другие области применения
Все страницы

Физика поверхности, по-видимому, является той областью науки, которая положила начало развитию техники сверхвысокого вакуума. Как было показано при давлениях порядка 10~4 Па на поверхности в течение нескольких секунд образуется слой газообразных веществ. Если же давление составляет 10-8 Па, то для образования мо но молекулярного слоя адсорбированного, газа требуется несколько часов. Таким образом, в условиях сверхвысокого вакуума можно изучать атомно чистые поверхности, а также направленно изменять их состояние с целью придания материалам заданных свойств. Поэтому в последние годы наблюдалось быстрое развитие исследований в этой области науки.

Кроме фундаментальных работ, направленных на изучение атомной и электронной структуры поверхностей, важное место в физике поверхности занимают прикладные направления, такие, как трибология, металлургия, физика полупроводников, катализ и тонкопленочная технология. В результате появилось множество новых методов анализа состава и структуры тонки х поверхностных слоев, каждый из которых получил собственное название.

Общее представление об этих методах можно составить из данных табл. 7.1, в которой перечислены наиболее широко известные методы и физические принципы, на которых они основаны, а также тип получаемой информации. Подробное обсуждение этих методов не входит в задачу данной книги, поэтому заинтересованному читателю можно рекомендовать специальную литературу. Необходимо только отметить, что большинство методов связано с определением энергии, а в некоторых случаях и типа заряженных частиц, вылетающих из изучаемой поверхности, и для того, чтобы поверхность оставалась чистой, требуется использование сверхвысоковакуумной техники.

Значительный интерес к изучению свойств поверхности потребовал серийного изготовления соответствующей аппаратуры, несмотря на ее чрезвычайную сложность. Так, фирма VG Scientific выпускает многоцелевой комплект оборудования ESCALAB, позволяющий различными методами исследовать поверхность одного образца. Общий вид этой экспериментальной установки показан на рис. 7.10, а, а расположение основных узлов — на рис. 7.10, б.

Допускающая прогрев вакуумная система изготовлена из нержавеющей стали с использованием фланцев типа ConFlat. Для откачивания применена стандартная схема на основе диффузионного насоса с ловушкой, охлаждаемой жидким азотом; возможно использование в системе ионного или турбомолекулярного насосов. Для откачивания значительных количеств газа, выделяющихся при подготовке образца, применяется

 

титановый сублимационный насос. Система ESCALAB позволяет использовать такие аналитические методы исследования, как РФЭС, УФЭС, ЭОС, ДМЭ и СП. В зависимости от методов, используемых в каждом конкретном случае, в установку вносятся незначительные конструкционные изменения. Центральной частью установки является 150°-ный сферический анализатор, совмещенный с электростатическими линзами, используемый для измерения энергии и интенсивности отраженных электронов. Чтобы можно было изучать различные участки поверхности, установка снабжена устройством для изменения положения образца (смещение и поворот). Кроме того, в установке может быть смонтирована сканирующая электронная пушка для методов РЭМ и СОЭМ.

При изучении поверхности важную роль играет подготовка образца к измерениям, заключающаяся в удалении поверхностных слоев нежелательных примесей либо, в крайнем случае, придании поверхности воспроизводимых свойств. Для этого используется несколько различных методов. Например, образец может быть нагрет в печи или при помощи электронного пучка, либо он может быть очищен путем распыления поверхностного слоя.

Последний метод требует применения тлеющего разряда в инертном газе при низких давлениях либо пучка ионов в вакууме. Кристаллы с чистыми поверхностями получают путем их выращивания в вакуумных установках. Любой из указанных методов подготовки образцов должен быть реализован непосредственно в исследовательской установке. Например, в рассмотренной выше системе между аналитической камерой и входным вакуумным шлюзом находится камера подготовки образцов, соединение которой с основной камерой осуществляется с помощью вакуумного затвора.

 

Рис. 7.10. Общий вид (а) и схема (б) установки ESCALAB1 предназначенной для изучения свойств поверхности. I— секция анализа; II — секция подготовки образцов; III — шлюзовая секция.


1 — источник рентгеновского излучения; 2 — источник УФ-излучения; 3 — рентгеновский монохроматор, квадрупольный анализатор, 20—50-нм электронная пушка; 4— сферический секторный анализатор (радиус 150 мм); 5 —  электронная пушка; 6 — сканирующая ионная пушка для профилирования по глубине (ВИ.ЧС); 7— устройство перемещения образца; 8 — устройство для разлома образца; 9 — ионная пушка для очистки и травления образца; 10 — реакционная ячейка высокого давления; 11 —затвор; 12 — устройство для нагрева и охлаждения образца; 13 — титановый сублимационный насос; 14 — автоматическая карусель для образцов; 15 — прецизионный манипулятор с четырьмя степенями свободы.



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 105 гостей на сайте

Нов боков адс адаптивный

=
Рейтинг@Mail.ru