Estudio de parámetros atómicos y moleculares en ... - FaMAF

Capítulo 7: Determinación de Secciones Eficaces de Ionización en capas K para C, O, Si, Al y Ti ____________
Cuatro fuentes principales de error afectan a la determinación experimental de secciones eficaces
de ionización: incertezas asociadas a la eficiencia intrínseca del detector, incertezas debidas al ángulo
sólido subtendido por el detector, errores en la determinación de los espesores y de las densidades de
las películas. La incerteza en la eficiencia del detector influye significativamente en las secciones
eficaces de elementos livianos, cuyas energías características están entre 0 y 0,6 keV. En esa región,
los coeficientes de atenuación másica de rayos x no se conocen con buena precisión y además la
eficiencia disminuye rápidamente en esa zona, modulada por los saltos en los bordes de absorción de
los elementos que componen las ventanas del detector; todo ello implica que la incerteza relativa
asociada alcance valores del orden del 10% y 8% para las energías C-K y O-K respectivamente. Por
otro lado es importante contar con una determinación confiable del ángulo sólido subtendido por el
detector. La medición directa de dicho parámetro resulta difícil ya que a veces no se tiene acceso al
interior de la cámara donde se encuentra el detector y además, el área efectiva del cristal está limitada
por colimadores ubicados en la parte frontal del detector, los cuales son difíciles de medir. En este
trabajo, optamos por determinar el ángulo sólido a partir de la comparación de una región
correspondiente al fondo de un espectro experimental con simulaciones Monte Carlo. De esta manera
pudimos determinar el ángulo sólido con una incerteza relativa del 6%.
En cuanto al espesor y a la densidad, en este trabajo utilizamos la técnica de XRR para su
determinación. Esta técnica, permite obtener por separado el espesor y la densidad. La densidad está
íntimamente relacionada con el ángulo crítico, y las oscilaciones en el espectro permiten obtener el
espesor de la capa. Una alineación incorrecta del equipo introduce errores en el ángulo crítico y por
consiguiente en la densidad deducida a partir de dicho ángulo; por otro lado, si el sustrato es muy
rugoso o el haz muy divergente estas oscilaciones se suavizan. Esto hace difícil establecer en algunos
casos la posición de los máximos y mínimos y complica el ajuste con programas que parten de
primeros principios. Una combinación de estos efectos ocurrió en este trabajo con las películas de
Al 2 O 3 y Al, por lo cual los espesores determinados estuvieron sujetos a errores considerables (17% y
10% para Al 2 O 3 y Al, respectivamente). Sería bueno, para reducir el error asociado a estas últimas
determinaciones, contar con otra técnica para contrastar los resultados obtenidos para los espesores
másicos, por ejemplo, RBS.
En el caso de Ti y Si, los datos presentados clarifican las discrepancias entre algunos conjuntos de
valores experimentales existentes. Comparando con los modelos teóricos y expresiones empíricas
existentes, podemos decir que las expresiones obtenidas por Bote et al. (261) y Campos et al. (88) a
partir de cálculos teóricos basados en la aproximación DWBA en general representan mejor la
tendencia de los datos experimentales existentes para Al, Si, Ti y C. En el caso del oxígeno, si bien
nuestros datos están de acuerdo con el comportamiento predicho por la teoría DWBA, otros conjuntos
de datos experimentales caen sistemáticamente por debajo de los cálculos basados en esa teoría. Los
cálculos teóricos de Barlett y Stelbovics (273), basados en la aproximación PWBA, no predicen
correctamente las secciones eficaces para O y C, al menos en el rango de energías estudiado; aunque
los resultados mejoran significativamente cuando se tienen en cuenta en dicha teoría los efectos
relativistas, coulombianos y de intercambio (274). Si bien la expresión empírica de Taluker et al (278)
predice bastante bien las secciones para Si, Al, O y C, presenta desviaciones mayores para Ti.
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