1 Название дисциплины: Основы анализа поверхности твердых тел и тонких пленок методами атомной физики Преподаватель: Д. ф. - м. н., профессор, Никитенков Николай Николаевич

2 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ КУРСА: 2 семестра РАСПЕПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ: Лекции 56 часов(ауд.) Лабораторные занятия 16 часов(ауд.) Практические(семинарские) занятия 8 часов(ауд.) Курсовая работа (темат. реферат) 16 часов(ауд.) Всего аудиторных занятий 96 часов Вне аудиторных занятий - чем больше, тем лучше!!!

3 Примерная! рейтинговая система оценки текущих и итоговых знаний Максимальный балл: Лекция:28х10=280 Практическое занятие:20х4=80 Лабораторное занятие:20х5=100 Коллоквиум (тестирование):35x4=140 Курсовая работа: 200 Экзамен: 200 Итого за курс: 1000 Примечания: 1.Оценка за курсовую работу – отдельная строка в зачетке, то есть, не сделать курсовую работу нельзя. 2.Хотя бы одна не сданная лабораторная работа лишает студента допуска к экзамену. 3.Темы курсовых работ формулируются для каждого индивидуально, с учетом темы ВКР, но обязательно в рамках курса

4 Двуединая цель преподавания курса: - подготовка специалиста, владеющего современными методами исследования материалов, основанными на измерении характеристик частиц и излучений, испускаемых поверхностью твердого телом, при воздействии фотонов, рентгеновского излучения и при бомбардировке электронами или тяжелыми частицами; и - имеющего представления о физических явлениях, лежащих в основе изучаемых методов.

5 Модули курса 1.Физические явления, лежащие в основе методов диагностики поверхности 2.Строение поверхности 3.Теоретические основы методов электронной спектроскопии 4.Теоретические основания методов ионной спектроскопии 5.Основные узлы сверхвысоко- вакуумных аналитических установок

6 Общие представления о методах анализа поверхности Образец Факторы воздействия Параметры отклика (явлений) Факторы воздействия: 1.Пучки электронов и ионов килоэлектронвольтных (кэВ-х) энергий, 2.Фотоны ультрафиолетового и рентгеновского диапазонов, 3.Электростатические поля, 4.Температура. Параметры отклика: 1.В электронной и фотонной спектроскопиях: Форма и интенсивность энергетических спектров вторичных электронов, ионов и фотонов. 2. В ионной спектроскопии: Состав и интенсивности массовых линий в спектрах масс вторичных ионов. О явлениях разговор отдельный !!! ЯВЛЕНИЯ

7 Классификация физических явлений – эмиссий, лежащих в основе методов анализа поверхности 1.Ионная эмиссия (ИЭ): факторы воздействия ускоренные до энергий 1–10 КэВ ионы или атомы – это ионно-ионная или вторичная ионная эмиссия (ВИЭ); нагревание материала - это термо-ионная эмиссия (ТИЭ); электрические поля напряжённостью ~10 7 В/см - это полевая ионная эмиссия (ПИЭ); облучение материала фотонами - это фото- ионная или радиационно- стимулированная ионная эмиссия; облучение материала электронами - это электронно-ионная эмиссия (ЭИЭ); 2. Электронная эмиссия (ИЭ) - аналогично п.1 в зависимости от возбуждающего фактора: ионно-электронная эмиссия (ИЭЭ); термо-электронная эмиссия (ТЭЭ); полевая электронная эмиссия (ПЭЭ); фото-электронная эмиссия (ФЭЭ); электронно-электронная или вторичная электронная эмиссия (ВЭЭ); 3. Фотонная эмиссия (ИЭ) - аналогично пп. 1 и 2 в зависимости от возбуждающего фактора:

8 ЭМИССИЯ СПЕКТРОСКОПИЯ: ЭМИССИЯ – ЯВЛЕНИЕ, СПЕКТРОСКОПИЯ – МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА ДАННОМ ЯВЛЕНИИ. ЭМИССИЯ – объект фундаментальных исследований, СПЕКТРОСКОПИЯ – прикладной аспект фундаментальных исследований ЭМИССИЙ, позволяющий получать информацию о составе и структуре поверхности и твердого тела в целом.

9 Важнейшие инструментальные группы, необходимые для осуществления эксперимента по диагностике поверхности 1.Источники воздействия (электронные и ионные пушки или ускорители, источники рентгеновских, ультрафиолетовых и др. - квантов). 2.Анализаторы (энергетические, массовые, монохроматоры). 3.Детекторы отклика поверхности [цилиндры Фарадея, вторичные электронные и фотоэлектронные умножители (ВЭУ и ФЭУ), микроканальные пластины]. + электронно- и ионно-оптические устройства Все это в высоком или сверхвысоком вакууме + Электронные приборы, обеспечивающие работу указанных приборов и устройств (в том числе, блоки питания, измерительные приборы, вычислительная техника).

10 1 – вакуумная аналитическая камера; 2 – мишень; 3 – трехэлектродная одиночная линза; 4 – смотровое окно; 5 – устройство фокусировки первичного пучка; 6 – ионно-оптический тракт первичного пучка; 7 – ионная пушка; 8 – энергоанализатор; 9 – отклоняющие пластины; 10 – входная щель масс- анализатора; 11 – детектор вторичных ионов; 12 – ионопровод масс-анализатора; 13 – масс- анализатор. Схема аналитического тракта энерго-масс- спектрометра (установка ВИМС-2 НИИЯФ ТПУ):

11 Литература ОСНОВНАЯ 1.Никитенков Н.Н. Изотопный, химический и структурный анализ поверхности методами атомной физики. Томск: ТПУ, 2002, 198 с. 2.Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. - М.: Мир, Нефедов В.И., Черепин В.Т.. Физические методы исследования поверхности твердых тел. – М.: Наука, Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок. – М.: Мир, Черепин В.Т., Васильев М.А. Методы и приборы для анализа поверхности материалов. – Киев: Наукова думка, 1982.

12 ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ Афанасьев А.М., Александров П.А., Имамов Р.М. Рентгеновская структурная диагностика в исследовании поверхностных слоев. – М.: Мир, Анализ поверхностей методами Оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (под ред. Д. Бриггса и М.П. Сиха) – М.: Мир,1987. Карлсон Т.А.. Фотоэлектронная и Оже- спектроскопия. – Л.: Машиностроение, 1981 Методы анализа поверхностей (под ред. А. Зандерны) – М.: Мир, Нефедов В.М. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений. Справочник. – М.: Химия, Петров Н.Н., Аброян И.А. Диагностика поверхности с помощью ионных пучков. – Л.: Изд-во ЛГУ, Применение электронной спектроскопии для анализа поверхностей (под ред. И. Ибаха) - Рига: Зинатне, Спектроскопия и дифракция электронов при исследовании поверхности твердых тел (под ред. Н.Г. Рамбиди) – М.: Наука, Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Вып. 1 и 2 (под ред. Р. Бериша). – М.: Мир, Физическая Энциклопедия в 5-ти томах. Москва. Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 1998 г.