Сигналите, използвани в енергийно-дисперсионната рентгенова спектроскопия (EDS) и електронната спектроскопия на загуба на енергия (EELS), са причинени от нееластично разсейване (включва загуба на енергия) на електрони при преминаването им през пробата.

Тези техники формират основата на аналитичната микроскопия и позволяват качествени и количествени композиционни анализи, картографиране на елементи и електронен анализ на свойствата за широк спектър от елементи. Пистолетът за полево излъчване на сканиращия електронен микроскоп F20 UT позволява тези анализи да се извършват на нанометър, а в някои случаи и на атомен мащаб. Характерните рентгенови лъчи, които обикновено се използват в EDS, се създават, когато високоенергийните електрони на лъча изхвърлят електроните на вътрешната обвивка от атомите в пробата и йонизираните атоми се връщат в най-ниските си енергийни състояния чрез заместване на липсващите електрони на вътрешната обвивка с електрони от външни черупки. Този процес води или до излъчване на рентгенов лъч, или до оже-електрон, чиято енергия на излъчване е характерна за разликата в енергията на двете участващи електронни обвивки, като по този начин предоставя уникален подпис за идентифициране на вида на присъстващите атоми. В EDS спектъра виждаме остри пикове, съответстващи на характерните рентгенови лъчи, излъчвани от атомите на различните елементи, присъстващи в пробата.

EELS разглежда енергийното разпределение на електроните, които са били нееластично разпръснати при преминаване през пробата. Ниските загуби на енергия (50 eV) съответстват на електрони, които са били нееластично разпръснати от вътрешните електронни обвивки и така съдържат информация, характерна за атомите в пробата. Типичният спектър на EELS съдържа както поредица от пикове при ниски енергии, създадени от плазмонни трептения или други явления, така и поредица от йонизационни ръбове с ниска интензивност при високоенергийни загуби, чието начално положение е характерно за различните видове атоми в пробата. Фината структура на йонизационните ръбове може да предостави информация за химичното свързване и атомните конфигурации.

Примери за способности за спектроскопия на загуба на електроенергия

материалите

Сканиращата електронна микроскопия (STEM) EDS картографиране разкрива химичното разпределение при обратния контакт в Si слънчева клетка.


Профилът на линия STEM EDS разкрива химически колебания в CIGS. Данните за EDS, взети от голямата кутия, дават средния химичен състав, който е в съответствие с други измервания.

TEM EDS разкрива смес от PbSe и PbTe наночастици, присъстващи върху въглероден носещ филм Cu решетка.

Примери за енергодисперсионни рентгенови спектроскопични възможности

Z-контрастно изображение с висока резолюция на c-Si/a-Si интерфейс от високоефективна Si хетеропреходна слънчева клетка. Изображението разкрива атомно рязък и плосък c-Si/a-Si интерфейс (вижте по-нататък).

Електронната спектроскопия на загуба на енергия на един и същ интерфейс при три различни позиции разкрива промени в електронните свойства от c-Si към интерфейса и към a-Si областите (вижте върховете, посочени с черни стрелки).


EELS демонстрира, че борът е включен във въглеродни нанотръби.

За допълнителна информация се свържете с Mowafak Al-Jassim, 303-384-6602.