8.表面分析技术
 
8.1一般术语
8.1.1试样sample :对其表面按工艺进行全部或部分研究的固体或液体。注:如果内边界层也要进行研究,那么需由适宜的制作方法制成显露的表面。
8.1.1.1表面层surface layer:试样相对于气体、液体或固体的边界层。它包括可能存在的被吸附物或试样蒸汽层原子的总体,其与介质交界的间距不应超过在特定情况下给出的值,在数量级上小于原子间距。表面层的厚度始终受观察的交界影响,它和处理方法有关,在某些情况下应给出表面层的厚度。
8.1.1.2真实表面true surface:冷凝物质与相邻介质之间的微观界面。
8.1.1.3有效表面积effective surface area:进行研究时所规定的真实表面积。
8.1.1.4宏观表面;几何表面macroscopic surface area; geometric surface area:真实表面的包封面,一般说来它是一个平面。
8.1.1.5表面粒子密度surface particle density:一定种类的表面粒子数与有效表面面积之商。
8.1.1.6单分子层monolayer:以一个原子或分子的厚度“完全地”覆盖真实表面的一定种类的粒子总体。
8.1.1.7表面单分子层粒子密度monolayer density:一定种类粒子的单分子层的表面粒子密度(表面单分子层粒子密度也经常称作为单分子层的覆盖)。
8.1.1.8覆盖系数coverage ratio:相同种类的粒子表面的粒子密度除以单分子层的表面分子密度。
8.1.2激发excitation:引起光子和粒子(例如原子、分子、离子、电子)发射(包括反射)的物理相互作用。
8.1.2.1一次粒子primary particle:用作激发的光子或粒子(例如原子、分子、离子、电子)。注:“粒子”在特殊场合可用“离子”,“电子”等代替。
8.1.2.2一次粒子通量primary particle flux:在给定时间间隔内出现在表面上的一次粒子数与该时间间隔之商。
8.1.2.3一次粒子通量密度density of primary particle flux:气体空间中通过给定面积一次粒子的通量与该面积之商。
8.1.2.4一次粒子负荷primary particle load:一次粒子通量与激发面之商。必须给出一次粒子的能量。
8.1.2.5一次粒子积分负荷integral load of primary particle:一次粒子负荷在持续轰击时间上的积分。必须给出一次粒子的能量。
8.1.2.6一次粒子的入射能量energy of the incident primary particle:一次粒子进入到表面层作用区域之前的动能。
8.1.2.7激发体积excited volume:发生激发的试样的体积。
8.1.2.8激发面积excited area:同时限制激发体积的宏观试样表面。
8.1.2.9激发深度excited death:垂直于激发面积的激发体积的伸展深度。
8.1.2.10二次粒子secondary particles:由于激发引起表面发射或反射的光子或粒子(例如原子、分子、离子或电子)。
8.1.2.11二次粒子通量secondary particle flux:在给定时间间隔内观察到的发射的二次粒子数与该时间间隔之商。
8.1.2.12二次粒子发射能energy of the emitted secondary particles:二次粒子从表面层作用范围发射之后的动能。
8.1.2.13发射体积emitting volume:产生发射的这部分激发体积。
8.1.2.14发射面积emitting area:同时限制发射体积的宏观试样表面。
8.1.2.15发射深度emitting depth:垂直于发射面积的发射体积的伸展深度。
8.1.2.16信息深度information depth:用作分析粒子的发射深度。信息深度至多只能与发射深度一样深。
8.1.2.17平均信息深度mean information depth:产生(1-e-2)的86%粒子的信息深度。
8.1.3入射角angle of incidence:入射粒子平均方向在其入射位置与宏观表面的法线之间的夹角。
8.1.4发射角angle of emission:被观察的二次粒子发射方向在其发射位置上与宏观表面的法线之间的夹角。
8.1.5观测角observation:表面法线方向的分析器轴与一次粒子平均方向的夹角。它表示偏振角和方向角。
8.1.6分析表面积analyzed surface area:用来作分析的发射面积。
8.1.7产额 yield :与激发的方法有关的二次粒子数与一次粒子数之商。在说明产额时,必须列举出关联的参数(例如:一次粒子的能量和入射角,材料和表面状态)。
8.1.8表面层微小损伤分析minimum damage surface analysis:为达到研究的目标仅使表面层稍微发生变化的分析。
8.1.9表面层无损伤分析non-destructive surface analysis:表面层显示不出变化的分析。
8.1.10断面深度分析  profile analysis in depth; depth profile analysis  :对垂直于试样表面浓度分布的测定分析。有磨去表面层并产生新表面层和(或)对被磨去材料进行分析的断面深度分析法及不磨去表面层进行分析的方法(例如反射离散测量)。
8.1.11可观测面积observable area:由指示仪显示的试样宏观表面发射部分。
8.1.12可观测立体角observable solid angle :由试样一个点上发射的粒子可由分析器显示的立体角。
8.1.13接受立体角;观测立体角angle of acceptance:由分析器所显示的二次发射立体角。
8.1.14角分辨能力angular resolving power:接受立体角与2π之商。
8.1.15发光度luminosity:可观测面积与可观测立体角之积与固有发射之商。
8.1.16二次粒子探测比detection ratio of secondary particles:所记录下来的一定种类的二次粒子数与所发射的同一类型二次粒子数之商。
8.1.17表面分析仪的探测极限detection limit of an apparatus for surface analysis:在激发体积中化学元素的最小可指示浓度。在说明指示极限时应给出激发条件和所研究物质的种类。
8.1.18表面层分析仪灵敏度sensitivity of an apparatus for surface analysis:所测得的一定种类的二次粒子数与一次粒子数之一商。该灵敏度为二次粒子激发系数与探测比之积。在说明灵敏度时应给出参数(例如被研究物质的种类和状态,一次粒子的能量)。
8.1.19表面层分析仪质量分辨能力mass resolving power of an apparatus for surface analysis:M/ΔM之商。在给出质量分辨能力时,应说明M是在何种物质上测得的,ΔM 是如何确定的。对用作检验的已给出分辨能力的标准试样,往往需要给予命名。
8.1.20表面层分析仪能量分辨能力energy resolving power of an apparatus for surface analysis:E/ΔE之商。在给出能量分辨能力时,应说明E是在何种物质上测得的,ΔE是如何确定的。对用作检验的已给出分辨能力的标准试样,往往需要加以命名。能量分辨能力是通过测量行幅而确定的。
8.1.21本底压力base pressure:在连续的激发和分析系统中并没装试样情况下,试样所在位置的最低压力。如果本底压力取决于激发和分析系统的工作,那么就应给出参数。
8.1.22工作压力working pressure:测量试样时,在试样位置上的压力。



8.2分析方法
8.2.1二次离子质谱术;SIMS secondary ion mass spectroscopy:SIMS用离子(一次离子)轰击表面,使其表面层发射出正离子和(或)负离子(二次离子)来进行质谱分析的一种表面分析法。
8.2.1.1静态二次离子质谱术;静态SIMS static secondary ion mass spectroscopy :SIMS满足微小破坏分析的一种二次离子质谱测定。
8.2.1.2动态二次离子质谱术;动态SIMS dynamic secondary ion mass spectroscopy ;dynamic SIMS:能识别表面出现变化的一种二次离子质谱测定,同时应给出激发参数。
8.2.2二次离子质谱仪;SIMS仪secondary ion mass spectrometer; SIMS apparatus:真空仪器的一部分,它至少包括一个一次离子源,一个离子分析器(例如磁场或高频四极磁场)和一个离子检测器。
8.2.3离子散射表面分析ion scattering spectroscopy:一种散射的一次离子能达到层的成分的表面层的化学分析法。
8.2.4低能离子散射的表面分析;离子散射谱测定ISS low energy ion scattering spectroscopy; ISS:一次离子的能量约小于5keV的表面散射化学分析法。
8.2.5卢瑟福后向散射的表面分析;RBS;卢瑟福离子后向散射的表面分析;RIBS Rutherford backscattering spectroscopy; RBS; Rutherford ion backscattering spectroscopy; RIBS:离子散射的一种表面分析。在这种分析中一次离子的能量约大于100keV。
8.2.6离子散射谱仪ion scattering spectrometer:真空仪器的一部分,它至少包括一个离子源,一个能量分析器和一个离子检波器。按照一次离子的不同能量,这样的光谱仪也叫ISS仪或RBS和RIBS仪。
8.2.7俄歇效应Auger process:原子或原子键中的电子,从较高能量的状态跃迁到较低能量的状态,由此释放的能量传递给另一个电子(俄歇电子)的一种弛豫过程。
8.2.8俄歇电子谱术;AES仪  Auger electron spectroscopy; AES:根据发射的俄歇电子能来分析表面层的成分的一种化学分析法。采用这种方法,俄歇电子是由电子轰击激发的。注:专有名称“俄歇电子谱术”只应用在本节中所阐述的方法。也有采用其它手段作为电子轰击的激发,采用别的方法固然也能激发出俄歇电子,对于这些方法只能用精确地激发机理加以说明。
8.2.9俄歇电子能谱仪;AES仪Auger electron spectrometer ;AES apparatus:真空仪器的一部分,它至少包括电子源,一个能量分析器和一个电子检测器。
8.2.10光电子谱术photoelectron spectroscopy :用来测量由电磁辐射所释放出来的光电子和俄歇电子和一种表面层分析法。
8.2.10.1紫外光电子谱术;UPS ultraviolet photoelectron spectroscopy; UPS:通过单色紫外辐射产生激发的一种光电子谱术。
8.2.10.2X射线光电子谱术;X-ray photoelectron spectroscopy ; XPS:由X射线辐射激发产生的光电子谱术。
8.2.11光电子谱仪photoelectron spectrometer;真空仪器的一部分,它至少包含有一个光子源,一个能量分析器和一个电子检测器。
8.2.12低能电子衍射;LEED  low energy electron diffraction ;LEED:对给定能量的电子被表面(一般为凝聚且有弹性)后向散射的一种表面结构分析法,由通过表面层的晶体组织衍射电子的方向和电子束密度来分析表面结构。
8.2.13低能电子衍射仪;LEED仪 apparatus for low energy electron diffraction ; LEED-apparatus:真空仪器的一部分,至少包括有一个电子源和显示弹性散射电子的装置。在一次电子入射能量介于20~300eV时,显示装置必须适用于大立体角范围(几乎为2π)的分析。
8.2.14电子能损失谱术;ELS(也称EELS)  electron energy loss spectroscopy(ELS):用于研究表面本身及其吸附物的电子结构和(或)几何结构的一种方法。采用此方法,电子以已知的脉冲受到表面的散射,于是从被散射电子的脉冲分布中,获得有关吸附物-基底-系统的结合性质和排列情况。
8.2.15电子能损失光谱仪;ELS仪  electron energy loss spectrometer ; ELS apparatus:真空仪器的一部分,它至少包括一个带有规定脉冲电子的电子源,一个脉冲分析器和一个电子检测器。在源电流为1nA时半宽ΔE 总约10meV,角半宽什约1.5o的仪表可以说得上是高分辨的EL光谱仪。只有用高难度分辨能力光谱仪才能研究震动状态。