ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Локальный анализ и анализ поверхности из "Аналитическая химия Том 2" В докладе Комитета по развитию химических наук Национальной академии наук США [10-1] говорилось, что наука о поверхности является одной из наиболее быстро развивающихся областей физических наук . Поэтому задача анализа поверхности и межфазных границ ( внутренних поверхностей ) приобрела особую значимость в современной аналитической химии. [c.311] Столь значительная роль анализа поверхности и межфазных границ вытекает из возможности получения информации о важных фундаментальных химических процессах, происходящих на поверхности, — коррозии, адсорбции, хемосорбции, окислении, пассивации, диффузии, сегрегации, а также о реакционной способности веществ. Получаемая информация в большой степени способствует развитию процессов, материалов и приборов для высоких технологий. [c.311] Анализ поверхностей и межфазных границ наиболее важен для задач материаловедения, особенно для разработки и производства катализаторов, полупроводников, устройств микроэлектроники, металлов, керамик, стекол, тонкопленочных структур, полимеров и композиционных материалов. [c.311] Для решения задач материаловедения необходим анализ поверхностных слоев с толщинами от долей одного атомного слоя до нескольких микрометров (последнюю задачу часто называют анализом тонких пленок ). [c.311] Особые свойства физической поверхности обусловлены тем фактом, что химические взаимодействия атомов во внешнем слое не скомпенсированы, поэтому эти атомы испытывают структурную перестройку (релаксацию, перегруппировки) и обладают высокой реакционной активностью. Физическая поверхность определяет поверхностную реакционную способность материала. [c.312] Поверхностные реакции, подобные коррозионным процессам, могут далеко проникать вглубь материала. В материале возникают определенные структуры, выходящие далеко за рамки размерностей физической поверхности. Они обусловливают специфические механические, оптические и электрические свойства материала. Поэтому исследование таких систем не ограничивается анализом только внешнего атомного слоя, но также требует анализа приповерхностных зон гораздо большей толщины. [c.312] Не только поверхности отличаются по своим свойствам от вещества в объеме, но и также различные межфазные границы, определяемые как границы раздела двух конденсированных фаз [10-2]. В науках о материалах в основном изучают границы между двумя твердыми фазами, и иногда, в частности в электрохимии, между жидкой и твердой фазами. [c.312] Межфазные границы представляют собой внутренние поверхности, определяющие многие свойства материалов, такие, как коррозионный потенциал и механическую прочность. Анализ межфазных границ тесно связан с анализом поверхности. В некоторой степени для анализа межфазных границ используют те же методы, что и для анализа поверхности. Однако в первом случае требуется дополнительно высокое пространственное разрешение (локальность) методов (на уровне микро- и нанометров), основанных на тех же или подобных процессах генерации сигналов, которые используются и при анализе поверхности. Вследствие этого в данной главе мы совместно разберем методы анализа поверхности и межфазных границ. [c.312] Эту информацию требуется получить из малых пространственных областей — единиц атомного слоя при определении параметров физической поверхности, нанометровых участков при анализе межфазных границ, участков с нанометровыми продольными и поперечными размерами при анализе технических поверхностей (тонких пленок). Следовательно, исследуемое количество атомов или молекул очень мало в одном атомном слое содержится порядка 10 атом/см . В аналитической области такого слоя размером, например, 1 мкм число атомов или молекул составляет порядка 10 . Кроме того, следует учесть, что часто необходимо определять микроколичества элементов на поверхности. Значит, при определении компонента с концентрацией 10 % на участке 1 мкм сдного атомного слоя будет находиться всего около 100 атомов или молекул исследуемого вещества. [c.313] Этим требованиям — широкому объему получаемой информации, высокой локальности и низким абсолютным и относительным пределам обнаружения — могут соответствовать только физические методы, основанные на взаимодействии с изучаемым материалом фотонов, электронов, ионов и электромагнитных полей. Химические методы используют довольно редко, в частности для травления поверхностей. [c.313] В результате взаимодействия вещества с указанными физическими агентами генерируются различные аналитические сигналы, содержащие химическую информацию о поверхностях и межфазных границах. [c.313] Для получения необходимой химической информации из малой пространственной области образца и из еще меньшего количества вещества требуется значительное число методов и подходов, поскольку каждый из них обладает своими специфическими возможностями и недостатками. [c.313] В этой главе мы попытаемся кратко изложить основы, инструментальные аспекты и области применения основных методов анализа поверхности и межфазных границ. Методы будут разделены в соответствии с используемым типом воздействующих частиц или полей фотонно-зондовые, электронно-зондовые, ионно-зондовые и полевые зондовые методы. [c.314] Обсуждение физики и химии твердого тела и поверхности не является целью данной главы. Подробную информацию по этим вопросам можно получить из специальной литературы [10-3, 10-4]. Для более глубокого ознакомления с основами методов обычно рекомендуют общие издания [10-5, 10-6]. Практически для каждого метода (или групп методов) изданы специализированные монографии, в которых детально изложены принципы, инструментальные аспекты и приложения методов [10-7-10-21]. [c.314] Кроме того, в различных журналах по аналитической химии часто публикуют работы, посвященные анализу поверхности и межфазных границ, представляющие интерес для аналитиков-практиков. [c.314] Вернуться к основной статье