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

________________________________________________ Capítulo 4: Estudio de Parámetros Experimentales
En el caso particular de películas mono-elementales de metales (los cuales fueron usados para
determinaciones de secciones eficaces –ver capítulo 7), agregamos también correcciones en el espectro
relacionadas con la posible oxidación superficial de la película.
Es importante resaltar que con estas nuevas expresiones, el programa POEMA permite refinar,
además de los parámetros globales y los relacionados al sustrato, las concentraciones y espesores de
una capa depositada sobre un sustrato arbitrario. Además, en el caso de una película metálica, puede
refinarse también el espesor de la capa de óxido superficial asociada a dicha capa.
4.3.3 Algunos ejemplos
En la figura 4.23 se muestran ejemplos de la influencia de estas capas en un espectro de Mg
(figura de la izquierda) medido a una energía de incidencia de 15 keV, y para uno de Si (figura de la
derecha) medida a 3 keV. En las figuras 4.23a, la presencia de las capas es completamente ignorada y
como puede verse, los picos de C-Kα y O-Kα no son predichos. Además, la radiación característica
producida en el sustrato es sobreestimada, principalmente porque la atenuación en las capas
superficiales es ignorada. En las figuras 4.23b se muestran las mejoras alcanzadas en el ajuste cuando
se tiene en cuenta la atenuación de los rayos x del sustrato y la contribución a la generación de rayos x
del carbono, del oxígeno y del elemento oxidado. No obstante, la predicción sigue aún incompleta,
debido a que los efectos introducidos por los parámetros f E , f N y θ no han sido tenidos en cuenta.
Finalmente, cuando la corrección completa, dada por las ecuaciones (4.32), (4.35) y (4.39) es
considerada (figuras 4.23c), se logra una buena descripción del espectro. La calidad del ajuste se ve
reflejada en el parámetro χ 2 , el cual fue introducido en el capítulo 3. Como puede verse, el
decrecimiento de χ 2 indica una mejora en la descripción espectral a medida que se introducen más
correcciones.
Como se mencionó anteriormente, la intensidad predicha para el pico C-Kα es proporcional a z C , a
la eficiencia intrínseca del detector evaluada en esa energía característica y a otros parámetros
atómicos independientes de la energía del fotón (como la producción de fluorescencia y el ángulo
sólido subtendido por el detector). Si se busca determinar el espesor con buena precisión, deben
conocerse con certeza la eficiencia intrínseca ε del detector y el resto de los parámetros involucrados.
Como vimos en la sección 4.1.3 del presente capítulo, la eficiencia se conoce pobremente para bajas
energías, debido a que los coeficientes de absorción másica tienen mucho error en ese rango de
energías. De todas maneras, el producto ε⋅z C , requerido para describir el espectro, y eventualmente
para llevar a cabo análisis cuantitativos, puede obtenerse a partir del refinamiento, aun cuando la
eficiencia no sea bien conocida. Un razonamiento similar se aplica al pico O-Kα y al espesor z Ox .
Para cada espectro de Mg y Si medido a diferentes energías de incidencia, se estimaron los
espesores de la capa de carbono y óxido a partir del procedimiento de optimización. Los valores
medios obtenidos para los espesores másicos son: z C = (1,06 ± 0,03)x10 -5 g/cm 2 y (6,9 ± 0,8)x10 -6
g/cm 2 ; z Ox = (3,5 ± 0,1)x10 -5 g/cm 2 y (2,0 ± 0,5)x10 -6 g/cm 2 para los estándares de Mg y Si,
respectivamente. Asumiendo las densidades dadas en la sección 4.3.1, estos valores corresponden a
espesores lineales z C = 53,1 ± 1,3 nm y 34 ± 4 nm; z Ox = 97 ± 4 nm y 8 ± 2 nm para los estándares de
Mg y Si, respectivamente. La incerteza relativa en la estimación del espesor de SiO 2 es grande debido
a que su principal indicador, dado por la intensidad del pico O-Kα es muy pequeña en este caso.
Teniendo esto en mente, podemos decir que el límite para la determinación de espesores mediante este
método es de algunos nanómetros.
Puede verse en las figuras 4.23a y 4.23b correspondientes a Si que, aunque la capa de SiO 2 es
mucho más delgada que la de MgO, la influencia de estas capas superficiales es más importante en el
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