Låga energier - ToF-LEIS

ToF-LEIS utnyttjar jonstrålar med låg energi. Det möjliggör en högupplöst mätning av ett materials sammansättning och struktur nära ytan.

Kvinna som arbetar med LEIS-systemet. Två kammare tillverkade av stål och täckta med aluminiumfolie är synliga. Ovanpå kamrarna finns flera mätinstrument samt instrument för att flytta prover.

Time-of-flight low-energy ion scattering (ToF-LEIS) är en analytisk teknik inom ytfysik som använder jämförelsevis långsamma joner. Dessa joner produceras 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. 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 alltså möjligt att mäta skillnader i sammansättning mellan enskilda atomlager.

Ett vakuumsystem för provberedning och analys

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 provytor. Själva ToF-LEIS-kammaren är kopplat till en kammare för provpreparation som gör det möjligt att tillverka materialet, rengöra det genom jonbombardemang, värma det, utsätta det för olika gaser och utföra ytterligare analyser - 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 därför användas för frågeställningar inom tunnfilmsteknologi, katalys och materialförändringar som oxidation. Nedan hittar du några aktuella ToF-LEIS-studier från Tandemlaboratoriet.

  • 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.

  • 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

Senast uppdaterad: