УДК 543.422:543.422
Локальные методы анализа материалов.
Боровский И. Б., Водов^тов Ф. Ф., Жуков А. А., Че-
репин В. Т. М., «Металлургия», 1973 г. 296 с.
Содержит сведения по выявлению микропримесей в материалах
методами спектрального, масс-спектрального, рентгеноспектрального
анализа, а также методами регистрации вторичной ионной эмиссии. Приведены результаты отечественных и зарубежных исследовании. Предназначена для физиков и инженеров, разрабатывающих методы контроля материалов, а также работающих в области полупроводниковой электроники, физического металловедения, методов исследования и производства новых кристаллических материалов. Ил. ПО, Табл. 18. Список лит. 424. назв.
ВВЕДЕНИЕ
Локальные методы исследования и анализа элементов в микрообъемах представляют собой в настоящее время исключительно вадшое направление в науке, быстро и эффективно развивающееся. Многие научные проблемы не могут быть решены без применения локальных методов.
В настоящее время можно назвать, по крайней мере, десять различных локальных методов.
Исторически одним из первых методов локального анализа большинства элементов Периодической системы явился метод оптической спектроскопии.
Преимуществом метода эмиссионной спектроскопии является возможность производить анализ любого элемента Периодической системы. Основной недостаток заключается в отсутствии точных методик для количественного анализа вследствие значительного влияния «третьих» компонентов и невозможности проведения повторного анализа выбранного микрообъема.
Около 20 лет назад был открыт и разработан рент-геиоспектральный локальный метод анализа элементного состава по первичным рентгеновским спектрам. Этот метод за сравнительно короткий срок получил мировое признание и практически в настоящее время нельзя указать области науки и техники, где бы эн ни применялся. Объемная локальность метода ),3—0,1 мкм3, метод имеет очень высокую локальную 1увствительность 10~12—10~16 г при низкой относитель-юй чувствительности, составляющей 0,1—0,01% для элементов от лития до урана.
В последние годы очень интенсивно начали развиваться методы локального анализа, связанные с исполь-ованием принципов масс-спектроскопии, т.е. основан-[ые на изучении спектров масс атомов элементов, полу-енных при использовании искрового и лазерного способа озбуждения. Одним из первых для локального масс-пектрального анализа был применен искровой масс-пектрометр.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение................
РАЗДЕЛ I
Искровой спектральный и масс-спектральный локальный анализ
Глава 1. Анализ микропробы по оптическим спектрам (Ф. Ф. Водоватов)..............: :
Основы эмиссионного спектрального анализа и его особенности
при проведении локального анализа..............
Методы искрового спектрального локального анализа . . . , Методы локализации зоны обыскривания при точечном
анализе ... . :..................
Источники возбуждения спектров..........
Электроды...................
Оборудование для локального спектрального анализа . . .
Искровые генераторы............. . .
Оптические устройства..............
Примеры применения локального спектрального анализа . . , Исследование микроликвации в сером чугуне и содержание углерода и серы в литой стали.........
. Анализ поверхностей металлов...........
Анализ линейным источником , . ........".
Изучение зерен минералов........,...-,
Глава 2. Искровой масс- спектральный анализ (А. А. Жуков) . . ;..... .........., ,
Физические процессы в межэлектродном пространстве . . . Движение ионов в поперечном электростатическом и магнит»
ном поле .....................
Разрешающая способность масс-спектрографа.....
Чувствительность и определение концентрации примесей . , Примеры применения метода............
Зондирование в точке........... . .
Сканирование ................
Послойный анализ............. ;
Анализ органических материалов.......
Анализ газов в металлах.......... « !
Список литературы...............>
РАЗДЕЛ II
Лазерный микроанализ '
Глава 1. Лазеры и эффекты, сопутствующие взаимодейстМ» лазерного излучения с веществом (Ф. Ф. Водоватов) . ^j^«
Лазеры и лазерный микроскоп..........J
Резонаторы и режим свободной генерации
Работа лазера в режиме модулированной добротнос'
Лазерный микроскоп О механизме взаимодействия излучения лазера с
Режим свободной генерации . .
Режим с модуляцией добротности резонатора • • • А ' Разрушение и ионизация вещества лазерным излучением . w л
Разрушение в режиме свободной генерации . . . •- Л
294 . $U
78 82. 85
Стр.
Разрушение в режиме с модуляцией добротности резонатора . . ':................ 70
Ионизация................... 71
Глава 2. Анализ испаренной лазером микропробы по оптическим спектрам (Ф. Ф. Водоватов).......... 76
Довозбуждение плазмы при лазерном микроанализе .... 76 Серийно выпускаемые промышленностью лазерные микроанализаторы .....................
Лазерный локальный микроанализ с разделением операций отбора микропроб и их анализа.............
Глава 3. Анализ испаренной лазером микропробы по масс-спектрам (А. А. Жуков) :............. »й
Масс-спектрометры с лазерными источниками нагрева .... 85
Разделение ионов по времени пролета ........ 86
Разделение ионов в поле квадрупольного анализатора . . 89 О разрешающей способности и чувствительности динамических масс-спектрометров с лазерным источником нагрева .... 92
Время-пролетные анализаторы........... 92
Квадрупольные анализаторы............ 94
Чувствительность................ 94
Масс-спектрометры с лазерным источником ионов..... 97
Методы расчета числа частиц в микропробе и некоторые области применения лазерных масс-спектрометров....... 99
Список литературы................. 106
РАЗДЕЛ III
Рентгеновский микроанализ (И Б. Боровский) Глава 1. Физические основы количественного рентгеноспек-трального локального анализа .............
Основные сведения по физике рентгеновских лучей.....
Глава 2. Экспериментальные основы метода......
Экспериментальные основы локального рентгеноспектрального
анализа...................... 126
Температура анода при микронном пучке........ 141
Максимальный ток электронного зонда.......... 143
Геометрическая оптика изогнутого кристалла при микрофокусном источнике................... 146
Требования к приготовлению образцов для локального анализа 148 Влияние монокристалличности образцов на интенсивность линии 155
Бездисперсионные методы анализа........... 158
Глава 3. Количественный локальный рентгеноспектральный
элементный анализ по первичным спектрам........ 166
Взаимодействие электронов с атомами образца...... 168
Интенсивность характеристического спектра........ 177
Вычисление поправки на поглощение..........
Результаты экспериментальных измерений f(X) и <р(р Z) . . Вычисление поправки на флуоресцентное возбуждение . . .
Общие замечания о методах введения поправок .....
Упрощенная методика расчета............
м«х»- „„т.......------ анализа вариаций ускоряющего на-
109 109 125
180
185 187
194 295
Локальность рентгеноспектрального микроанализа .....
Методика проведения количественных анализов и расчета поправок к ним..................,
Список литературы : :............. . .
РАЗДЕЛ IV
Методы локального химического и изотопного анализа с использованием явления вторичной ионной эмиссии (В. Т. Черепин)
Глава 1. Процессы вторичной ионной эмиссии.....
Источники ионов..................
Закономерности процессов распыления и образования ионов
Влияние различных факторов на эмиссию ионов.....
Глава 2. Аппаратура для локального анализа.....
Общие принципы и классификация приборов......
Mace-спектральные микроскопы............
Основные элементы оптики масс-спектральных микроскопов .
Иммерсионный объектив.............
Магнитные сепараторы масс-спектральных микроскопов Магнитная призма в сочетании с электростатическим
зеркалом....................
Предельное оптическое разрешение масс-спектральных
микроскопов ..................
j Преобразователи изображения ..........
I Ионные микрозонды................
••''Ионные масс-спектральные микроскопы со сканированием
изображения....................
Глава 3. Применение ионных микроанализаторов для локального анализа твердых тел.............
Определение общего химического состава ........
Спектры чистых металлов............
Спектры сплавов................
Анализ микропримесей при помощи ионного зонда.....
Исследование диффузионных процессов при помощи стабильных изотопов.................. :
Список литературы...........
Игорь Борисович БОРОВСКИЙ, Федор Федорович ВОДОВАТОВ,
Андрей Александрович ЖУКОВ, Валентин Тихонович ЧЕРЕПИН
ЛОКАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА МАТЕРИАЛОВ
Редактор издательства Е. К. Полторацкая
Художественный редактор Д. В. Орлов
Технический редактор В. В, Михайлова
Корректоры В. Б. Левин и Ю. И. г~-~—*
Переплет художника " и "~
_- .. „ *.~.МБПЧ-ПИИ пер., д. 14
Владимирская типография «Союзполиграфпрома • при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
ГОО. Вляяюиип ..- л-"
Цена: 150руб.
