![[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto](https://img.yumpu.com/18588737/32/500x640/tiedoston-alaotsikko-tampereen-teknillinen-yliopisto.jpg)
[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto
[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto
[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
4. XPS pinta-analyyttisenä tutkimusmenetelmänä 24<br />
uloimmille atomikerroksille, on toivottavaa, että uloimmat atomikerrokset ovat materiaalia,<br />
jota halutaan tutkia, eivätkä esimerkiksi epäpuhtauksia. Tyhjiö varmistaa, että<br />
näyte kontaminoituisi mahdollisimman vähän mittausten aikana. Edellä esitetyt vaatimukset<br />
mittausolosuhteille täyttyvät vain ultratyhjiöolosuhteissa, joissa paine on 10 -8 -<br />
10 -10 mbar [42]. Tässä työssä mitatut näytteet kestävät tyhjiön hyvin ja ne on valmistettu<br />
ilmakehän paineessa, joten kontaminoituminen ei ole ongelma. [8, 40-43]<br />
Mittauksissa saadusta spektristä voidaan tehdä kvalitatiivista tai kvantitatiivista<br />
analyysiä. Kvalitatiivisessa analyysissä spektristä tunnistetaan sen piirteet eli määritetään<br />
jokaisen piikin taustalla oleva tila/ilmiö. Tällöin saadaan tietoon pinnalla havaitut<br />
alkuaineet ja osoitetaan myös mittausmenetelmästä johtuvat spektrin muodot, kuten esimerkiksi<br />
satelliittipiikit, joista kerrottaan tarkemmin seuraavassa luvussa 4.2.2. Kvalitatiivisen<br />
analyysin lisäksi spektriä voidaan analysoida myös kvantitatiivisesti. Kvantitatiivisessa<br />
analyysissä määritetään pinnan kemiallinen koostumus. Sekä kvalitatiivisesta<br />
että kvantitatiivisesta analyysistä kerrotaan tarkemmin luvussa 4.4. [6, 8, 38, 41, 44]<br />
4.2.2 Röntgenlähde<br />
XPS-menetelmä on nimensä mukaisestikin röntgenviritteinen, eli mittauksissa<br />
virittävänä säteilynä käytetään röntgensäteilyä. Röntgensäteily on sähkömagneettista<br />
säteilyä, jonka energia on huomattavan suuri. Röntgensäteilyä syntyy esimerkiksi<br />
atomin viritystilojen purkautumisen yhteydessä ja tällä tavalla röntgensäteilyä tuotetaan<br />
myös tässä työssä käytetyn mittauslaitteiston röntgenlähteessä. Röntgensäteilyä syntyy,<br />
kun korkealla potentiaalilla kiihdytetyt elektronit törmäävät anodimateriaaliin ja irrottavat<br />
anodimateriaalin sisäkuorten elektroneja. Näiden elektronien jättämät aukot täyttyvät<br />
ylemmiltä kuorilta tulevilla elektroneilla ja näissä viritystilojen purkautumisissa<br />
vapautuu energiakvantteja, joiden energia on sisäkuorelle jääneen aukon energiatason ja<br />
sen täyttävän elektronin alkuperäisen energiatason erotus. [6-8, 41]<br />
XPS-laitteistoissa on usein käytössä kaksoisanodi, jossa anodimateriaalin voi valita<br />
kahden alkuaineen väliltä. Useimmiten käytössä olevat anodimateriaalit ovat alumiini<br />
ja magnesium ja näiltä materiaaleilta emittoituva Kα-säteily. Alumiinin Kα-säteilyn<br />
energia on 1486,6 eV ja magnesiumin 1253,6 eV ja puoliarvonleveydet ovat 0,85 eV<br />
alumiinille ja 0,70 eV magnesiumille. XPS-mittauksissa pyritään käyttämään mahdollisimman<br />
monokromaattista säteilyä, jotta tutkittavan materiaalin kutakin tilaa vastaisi<br />
yksi piikki spektrissä. Käytettävä säteily on pääasiassa Kα1 ja Kα2 säteilyä, joissa 2p1/2<br />
ja 2p3/2 tilojen (vastaavassa järjestyksessä) elektronit täyttävät 1s-kuorelle jääneen aukon.<br />
Ilman monokromaattoria spektreihin tulee kuitenkin ylimääräisiä piirteitä virittävän<br />
röntgensäteilyn vaikutuksesta, joita kutsutaan röntgensatelliittipiikeiksi. Kuvassa<br />
4.3 on esimerkki hiilen spektristä, jossa röntgensatelliittipiikit näkyvät selvästi. [6-8, 41]
Change language