Рефераты
Микроскопом по атомам
В просвечивающей электронной микроскопии для получения информации о структуре и фазовом составе материалов используют поток высокоэнергичных электронов. Однако эти электроны, обладая энергиями в диапазоне 100—300 кэВ, создают в образце дефекты различного типа, что может приводить к изменениям и состава, и структуры материала.
Физики из Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и Национального исследовательского ядерного университета МИФИ изучили, как облучение электронами с энергией 200 кэВ в колонне просвечивающего электронного микроскопа влияет на поликристаллические образцы оксида висмута BiO2, оксида меди CuO и дисульфида тантала TaS2. Установлено, что воздействие электронов пучка вызывает смещения лёгких атомов, для которых переданная энергия превышает пороговую энергию смещения, из узлов кристаллической решётки в направлении первоначального движения электронов. Следствие — изменение состава образцов и образование фаз с пониженным содержанием лёгких атомов. А для плёнок — удаление этих атомов из образца.
В частности, обнаружено, что при определённой величине потока электронов в оксидах происходит уменьшение числа атомов кислорода. В результате исходный оксид висмута BiO2 испытывает фазовое превращение в Bi2O3. При облучении образцов CuO небольшим потоком электронов образуется оксид меди Cu2O, а при его увеличении — просто металлическая медь. Аналогично с TaS2 происходит фазовое превращение в TaS. Авторы исследования разработали модель протекания процесса удаления лёгких атомов из образца под действием электронного облучения. Путём сравнения экспериментальных значений с расчётными определены величины пороговой энергии смещения атомов кислорода 31,3 эВ в BiO2, 21,5 эВ в CuO, а также для атомов серы 15,2 эВ в TaS