Låga energier - ToF-LEIS
ToF-LEIS utnyttjar jonstrålar med låg energi. Det möjliggör en högupplöst mätning av ett materials sammansättning och struktur nära ytan.
Time-of-flight low-energy ion scattering (ToF-LEIS) är en analytisk teknik inom ytfysik som använder jämförelsevis långsamma joner. I Tandemlaboratoriets uppställning produceras dessa joner från gaser som helium eller neon med energier under 10 keV. Det kan jämföras med den stora Tandemacceleratorn som accelererar joner upp till 50 MeV.
Med lägre hastighet kan jonerna inte färdas djupt in i materialet utan sprids efter att träffat de yttersta atomskikten. Den lägre hastigheten gör att jonerna interagerar med provytan och det ger mer information om ytan än när de med högre hastighet passerar genom den. Därmed är det möjligt att analysera den kemiska sammansättningen av dessa ytskikt med en djupupplösning ned till en Ångström (1 Å), det vill säga en atoms storlek. Metoden gör det möjligt att mäta skillnader i sammansättning mellan enskilda atomlager.
ToF-LEIS-uppställningen unik
ToF-LEIS-systemet, som ursprungligen flyttades 2018 från Johannes Kepler University Linz i Österrike till Tandemlaboratoriet, är unikt och har optimerats för att skapa rena prov. I provkammaren kan man tillverka materialet, rengöra det genom jonbombardemang, värma det och utsätta det för olika gaser. Samtidigt också analysera det - allt inom samma slutna ultrahögvakuumsystem.
Studera effekter på eller nära ytan
ToF-LEIS-uppställningen är lämplig för att studera processer på eller nära materialytan som till exempel diffusion, adsorption eller ytkontamination. Systemet kan dessutom användas för frågeställningar inom tunnfilmsteknologi, katalys och materialförändringar som oxidation
ToF-LEIS-studier som nyligen genomförts på Tandemlaboratoriet inkluderar bildandet av olika kristallina strukturer i ultratunna nickelsilicidfilmer, relevanta för kontaktskikt i modern elektronik. Ett annat exempel är ytsegregering och diffusion av komponenter i EUROFER97-stål som planeras att användas i framtida fusionskraftverk.
Ingår i Nuclear Materials and Energy, 2022
- DOI för An in-situ ToF-LEIS and AES study of near-surface modifications of the composition of EUROFER97 induced by thermal annealing
- Ladda ner fulltext (pdf) av An in-situ ToF-LEIS and AES study of near-surface modifications of the composition of EUROFER97 induced by thermal annealing
Ingår i Small, 2022
- DOI för Direct Transition from Ultrathin Orthorhombic Dinickel Silicides to Epitaxial Nickel Disilicide Revealed by In Situ Synthesis and Analysis
- Ladda ner fulltext (pdf) av Direct Transition from Ultrathin Orthorhombic Dinickel Silicides to Epitaxial Nickel Disilicide Revealed by In Situ Synthesis and Analysis
Specifikationer ToF-LEIS systemet
- Gasjonkälla som gör det enkelt att växla mellan olika gaser. Vanligt förekommande jonstrålar är H2, He och Ne.
- Jonenergier mellan 0,5 och 10 keV.
- Elektrostatisk sönderdelning (”chopping”) av jonstrålen ger underlag för flygtidsmätningar.
- Detektion av bakåtspridda partiklar under en spridningsvinkel på 129°.
- Separering av laddade från neutrala spridda partiklar möjlig, vilket ger tillgång till information från olika skikt i provet.
- Upphettning av provet vid upp till 900°C.
- Tryck inuti kammaren: 2x10-10 mbar.
Specifikationer provpreparation
- Provtillverkning av upp till 3 material samtidigt möjlig med Omicron-modellen EFM 3T.
- Uppställning för sputterrengöring av provet.
- Upphettning av provet vid upp till 1000°C.
- Utrustning för Auger-elektronspektroskopi (PHI-modell 10-155).
- Utrustning för lågenergielektrondiffraktion (ErLEED 3000 SPECS GmbH).
- Ultrahögvakuum med ett tryck på 4x10-10 mbar.
- Införande av gas i kammaren vid kontrollerat tryck möjligt.
Kontakt
- Allmänna frågor om laboratoriets verksamhet kan skickas till:
- tandemlaboratoriet@physics.uu.se