Введение к работе
Актуальность теки . Исследования структуры и физико-химических свойств поверхности находятся на продаем рубеже фундаментальных исследований в. области физики твйрдого тала. Практический интерес к исследовании гонки поверхностных слсЗв связан с развитием :,мкроэлектроники, с проблемами создания високскачестаекшх покритий и кяогослойїшх синтетических структур для различных областей науки и техиіки. Большинство современных методов анализа поверхностных слоЗв основано на измерении характеристик частиц и пзлучеігяй, испускаекпх твердим толом при облучении фотонами, электронами или гякЗлю.м частшами. Гласное внимание в исследованиях обычно уделяется структуро и составу поверхностных слоив. Практический интерес представляет дальнейшее развития неразруиаю-цих методов исследовшия для получения информации о химических связях, состоянии изменении концентрации элементов к пзмекеки магнитной структуры у поверхности.
Недавно возникший метод мзесбауэровской спектроскопии з скользящей геометрии (МССГ) обладает больней поверхностной чувствительностью по сравнению с трэдициошшм мессс'ауэрсвскнм методом исследования поверхности, позволяет зондировать слои толщиной 1+2 нм и проводить неразруиащма послойшЯ анализ. В качества объектов исследования могут бить как однородные массивные образцы, так и сложные многослойные системы. Сам метод и многие методические и практические аспекты его применения не получили пока должного развития. В данной работе была предпринята попытка решить часть существующих, проблем и положіть нацело планомерным и целенаправленным исследованиям з этой области.
Целью работы являлось развитие метода МССГ и проведение с его помощью селективного по глубине анализа тошдах поверхностных слейв железосодержащих образцов. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
!) создать экспериментальную установку для проведения мосс-бауэровских исследований в скользящей геомэтрики;
2) развить метод МССГ для получения максимально полного
объЗма информации об исследуемом объекте с высоким качеством и
достоверностью и отраоотзть методику проведения исследовании;
-
провести на eg основе изучение процессов окисления плбнок 57?з и свойств многослойных синтетических структур типа Fe/Sc/Fe и Sc/Fe/Sc;
-
детально проверить соответствие между существующей теорії-
- 4 -ой взаимодействия кзлучзшк о еєцвотбок в скользящей геометрии и экспериментальными результатами;
5) на базе этой теории провести модальные расчбто для интерпретации структуры поверхностных слоев реальных образцов.
Научная новизна. В работе вперше:
отработана комплексная методика проведения кассбауэровсккх исследований в скользящей геометрій, создан пакет програючі для моделирования мессбаузровеких спектров для рэзшх типов излучений при отражении ог поверхности реальных многослойных образцов, по-зволящий корректно анализировать экспериментальные данные;
экспериментально осуществлена методика одновременного и независимого накопления информации по четырем каналам рассеяния, всзни-кавдим в процессе резонансного вгрда.о действия мессОауэровского излучения с веществом в скользящее геометрии;
экспериментально обнаружен и объяснен эффект квазирезонансной зависимости выхода фотоэлектронов и его влияние на изменение фор-ки мессбаузровеких спектров вторичных электронов в области критического угла полного внешнего отражения;
исследовано состояние поверхности и грашш раздела в многослойных синтетических структурах типа колези-скандай;
изучено распределение по глубине продуктов коррозии в плёнке металлического железа при различной степени окисления;
Практическая ценность раОотп.
-
Создана автоматизированная экспериментальная установка, позволявшая проводить мессбауэровские исследования в широком диапазоне углов с одновременной и независимой регистрацией спектрометрической информации но четырем каналам;
-
Разработана конструкция кокбинкровашого детектора для одновременной регистрации конверсионных и Оже-электроиов, характеристического рентгеновского и рассеянного мессбауаровского излучений. Детектор отличается расширенными функциональными возможностями и позволяет проводить исследования как ь обычной геометрии ооратного рассешгая, так и под скользящими углами. Точность установки углов скольжения составляет 0,3 мрад.
-
Разработан новый метод анализа ультратошеих поверхностных слоев вещества и определения профиля концентрации различных фаз по толщине этих слоив на основе численного моделирования спектров МССГ. Метод расширяет для исследователей возможности более глуоо-кої'о изучения процессов коррозии и катализа, механизмов протека-
ітя фазових пэроходов в приповерхностных слоях вещества и кокет бать использован для контроля технологии ипиготовпопия слоистых покритий, многосло.Чтх іінгерї-зро!іці!ошц;х структур, резонансних
'І.ІЛЬТрОВ СГ.ІІХрОГрОІЛЮГО І'.ЗЛуЧгНЇ'.Л, ІГрИ КССЛЄДОИШІИ ІКГИТНиХ ЯВ-
лоїюй в искусственна двуморшгх структурах. Поло:к-;гля, сілюсімие на за'диту_^
1. ї.їотодика и аппаратура для исследования улътрато:ппх поверх-
і.ссііііц оло"в Ь9і:;естлз о гтомоїчьм кессбпуцровснол спектроскопии.
2, ;;?г;.:'1 метод определения прс>І',иія концентрации ргол.тетгх 'їао
Т.О глубине на основе числг-шюго моделирования спектром !ХСГ іт
лф.їгих отражения рентгеновского излучения в области ПБО.
3. "Д-ект квазире;;он;":нсноГі зависимости ииходз фотоэлектронов и іто влияние на изкенеїзіз фзргм моссслусровтах спектров вторинних эдэктронов.
'іпробаїгля и гг/бдікаци'.і. Осногнда результати диссертационной работа докладывались і;а Международной конференции по прпмененнп о.'.рзіста Моссбауэра ІС/і'-'Б—91 (Нанкин, !991г.), на научных семинарах каЗодры алзктроіг.іки твёрдого тела СЛОГУ и в лаборатории резонансной спектроскопии tffil РАН. По материалам диссертации опубликовано 7 печатни работ.
ЪбъШ. и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из бводдзїгия, четырёх глав и выводов. 0бщ;',3 объйм диссертации !32 страниц мажпюписного текста, в том число 36 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 83 наименований.