“Yupqa qatlamlar fizikasi va texnologiyaSI”

Tayanch so’zlar:
Oje-jarayon, elektron energiyasi, birlamchi elektronlar, ikkilamchi elektronlar, elektron sathlar, ichki elektron sathlar, yuqori elektron sathlar, valent zona, rentgen nurlanish, oje-elektron, vakuum, oje-o’tish, vakansiya, oje-elektronlarning energiyasi, analizator, oje-elektronlarning chiqish chiqurligi (), ikkilamchi elektronlar.
Savollar

1. 
   Oje-o’tishlar, oje-jarayon, oje-elektron.
   
2. 
   Oje-elektronni energiyasini aniqlash formulasi.
   
3. 
   Oje-elektronlarning chiqish chuqurligi va uning energiyasiga bog’liqligi.
   
4. 
   Oje-jarayonni sxematik tasvirini ko’rsating?
   
5. 
   Oje-elektronlarning chiqish chuqurligi l qanday aniqlanadi?
   
6. 
   Nima uchun ham N va Ne atomlari uchun oje-o’tish ruy bermaydi?
   
7. 
   Oje-elektronlarning energiyasini aniqroq hisoblashning empirik formulasini tushuntirib bering.
   
8. 
   Ge atomining elektron konfiguratsiyasini yozing.
   

Adabiyotlar:
1. [3] 200-212 betlar
2. [5] 17-28 betlar
3. [6] 50-53 betlar
4. [8] 26-36 betlar
16-ma’ruza


Reja

1. 
   Oje-elektron spektroskopiya.
   
2. 
   To’xtatuvchi (tormozlovchi) maydonli analizatorga ega bo’lgan oje-elektron spektrometrlar va ularning ishlash prinsipi.
   
3. 
   Silindrik ko’zguli analizatorga ega bo’lgan spektrometrlar.
   
   
   

OJE - ELEKTRON SPEKTROMETRLAR
Jism yuzasini tekshirish uchun undan chiqayotgan oje-elektronlarni analiz qilish metodi oje-elektron spektroskopiya deyiladi. Oje-elektronlar soni juda kam bo’lganligi uchun ular hosil qilgan tok ikkilamchi elektronlar tokining to’xtatuvchi potentsialga (energiyaga) bog’lanish i₂(U) egri chiziqida umuman sezilmaydi. Ikkilamchi elektronlarning energetik spektrida (ya’ni N(E)=di₂/dE₂) oje-elektronlar juda kichik intensivlikka ega bo’lgan cho’qqichalar hosil qiladi. Ularni yaqqol sezish uchun spektrdan yana bir marta hosila olinadi:
N(E)=di₂ (E)/dE₂=d² i₂ (E)/dE²₂
Oje-elektronlarni hosil qilish, ularni qabul qilish va kuchaytirish hamda differentsiallangan energetik spektrlarini yozib olishlarni amalga oshiruvchi qurilmalar oje-elektron spektrometrlar deb ataladi. Analizatorining tuzilishi va ishlash printsipiga qarab spektrometrlarning turlari har xil bo’ladi. Biz shulardan eng ko’p tarqalgan ikki turini ko’rib o’tamiz. Boshqa tipdagi analizatorlar ham mohiyat jihatdan bulardan tubdan farq qilmaydi.
1. To’xtatuvchi (tormozlovchi) maydonli analizatorga ega bo’lgan spektrometrlar.
Eng oddiy ko’rinishdagi OES qurilmasi quyidagilardan iborat bo’ladi: yuqori vakuumli (P=10^-6Pa) kamera, elektron to’p, nishon (tekshirilayotgan jism) va elektron analizator (spektrometr). OES yuzaning holatiga katta darajada bog’liq bo’lganligi uchun tekshirishlar o’ta yuqori vakuum sharoitida olib borilishi kerak. Elektron to’p yuqori darajada fokuslangan (nishondagi o’lchami 100-150 mkm), intensivligi kerakli darajada (i₁=10^-6¸10^-3mkA/sm²) katta bo’lgan birlamchi elektronlar oqimini hosil qiladi. Ko’pincha bu elektronlar energiyasi E»1-5 keV oralig’ida bo’ladi. Analizator esa ikkilamchi elektronlarni energiya bo’yicha taqsimlanishini analiz qilishga xizmat qiladi.
To’xtatuvchi maydonli analizator sferik (yarim sferik) ko’rinishdagi turlar (2 tadan 4 tagacha) va kollektordan iborat bo’ladi. To’tta to’rga ega bo’lgan analizatorli spektrometrning chizmasi 16.1-rasmda keltirilgan. Bu erda T₁ to’r nishondan uchib chiqayotgan ikkilamchi elektronlarning maydonsiz fazoda harakatlanishini ta’minlashga xizmat qiladi. Buning uchun nishon bilan to’r T₁ taxminan bir xil potentsialga ega bo’lishi kerak. (Ular orasidagi kontakt potentsiallar farqi U_nt manba yordamida kompensatsiya qilinadi.) Shuning uchun ikkilamchi elektronlar T₁ gacha o’z yo’nalishlarini o’zgartirmay etib keladi. Ikkilamchi elektronlarni to’xtatuvchi potentsial (maydon) T₁ va T₂ oralig’ida beriladi. To’xtatuvchi




16.1-расм. Тўхтатувчи майдонли анализаторга эга бўлган спектрометр. ЭТ – электрон тўп, Э – экран, К – коллектор, Т₁Т₄ – тўрлар, Н – нишон, ДК ва РК – дастлабки ва резонанс кучайтиргич, СД – синхрон детектор, ЧИ – частотани иккилантирувчи, СКГ – синусоидал кучланишлар генератори, АКМ – аррасимон кучланиш манбаси, АП – автоматик ёзувчи асбоб.

U_t potentsialning to’r katakchalari o’rtasida ham bir xilda qolishini ta’minlash uchun T₂ ga juda yaqin qilib T₃ to’r joylashtiriladi. Energiyasi to’xtatuvchi maydon energiyasidan katta bo’lgan ikkilamchi elektronlar kollektorga K tushadi. K va T₂₃ to’rlar orasidagi sig’imni keskin kamaytirish uchun ular orasiga T₄ to’r joylashtiriladi. Potentsialni sekin-asta 0 dan U₁ gacha monoton o’zgartira borib i₂(U₂) ya’ni i₂(E₂) bog’lanish egri chizig’ini yozish mumkin. Bu bog’lanishning hosilasini olish uchun T₂₃ to’rga U_t bilan birgalikda w chastotali ozgina kuchlanish (DU=Ksinwt) beriladi. Bu erda K=0,5¸3V atrofida bo’ladi. Natijada kollektorga o’tayotgan ikkilamchi tok w chastota bilan modulyatsiyalangan (tebrangan) bo’ladi, ya’ni uni quyidagicha yozish mumkin: I₂ (U₂+DU). Bu ifodani Teylor qatoriga yoyib chiqamiz:

Ma’lum almashtirishlardan keyin (2.3) ni quyidagicha yozish mumkin:
Bu erda I₂₀(U) - vaqtga bog’liq bo’lmagan hamma hadlarni o’z ichiga oladi. K<3 va undan yuqori darajali hadlarni tashlab yuborsak:

Qabul qiluvchi sistemadagi dastlabki va rezonans kuchaytirgichlarni hamda sinxrom detektorni w chastotada ishlaydigan qilib sozlansa yozib oluvchi priborda N(E) qayd qilinadi. N(E) spektr ikkilamchi elektronlarning birinchi garmonikasining amplitudasi I¹₂K ga proportsional bo’ladi. Qayd qiluvchi sistemani 2w chastotaga sozlab I¹¹₂K² amplitudaga proportsional bo’lgan N¹(E) signallarni yozib olish mumkin.
16.2-rasmda Mo monokristali uchun N(E)spektrlari keltirilgan. Oje-spektrda Mo dan tashqari S va O ga tegishli cho’qqilar aniq ko’rinib turibdi.
Ko’rib o’tilgan oje-spektrometrda har xil burchaklar ostida chiqayotgan barcha ikkilamchi elektronlar qayd qilinganligi uchun ular hosil qilgan tok katta bo’ladi. Ammo bunda kerakli oje-signallar bilan birgalikda boshqa signallar (shovqin) ham kollektorga etib keladi va qayd qilinadi. Eng yaxshi hollardagina signalning shovqinga nisbatini 10² ga etkazish mumkin. Bunday analizatorlarning ajrata olish qobiliyati DE~0,5¸1% atrofida bo’ladi. DE - ajratish lozim bo’lgan ikki yonma-yon cho’qqi orasidagi energetik interval.


16.2-расм. Молибден монокристаллининг оже-спектри.