Angular Linearity and Resolution on Theta Probe
Aplikace | 2008 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Úhlově rozlišená rentgenová fotoelektronová spektroskopie (ARXPS) je klíčová pro analýzu chemického složení a hloubkové profilování povrchů materiálů. Přesné měření intenzity emitovaných elektronů v závislosti na emisním úhlu umožňuje rozlišit vrstvy, studovat tenké filmy a povrchové úpravy s vysokou hloubkovou a prostorovou rozlišitelností.
Cílem této studie bylo experimentálně ověřit linearitu a úhlové rozlišení Thermo Scientific Theta Probe pracující v režimu úhlového rozlišení. Autoři porovnali naměřenou úhlovou závislost intenzity s teoretickou cosinovou charakteristikou a kvantifikovali rozlišení pomocí standardní kalibrační mřížky (tzv. ladder).
Pro rychlá měření byla použita nesměrovaná, elastická srážka 500 eV elektronů z pistolového zdroje (flood gun) na hladký stříbrný povrch. Theta Probe byl nastaven v režimu úhlového rozlišení, detektor sbíral signál ve 96 kanálech podél jednoho směru úhlového rozdělení a v druhém směru podle kinetické energie elektronů. Pro kalibraci lineární závislosti bylo použito kovové příložné zařízení – kalibrační mřížka definující sedm úhlových rozsahů o velikosti 8,57°.
- Naměřená úhlová závislost celkové intenzity elektronů velmi dobře sledovala teoretickou cosinovou křivku, což potvrzuje očekávanou fyzikální závislost I ∝ cosθ.
- Linearita měření, ověřená porovnáním polohy přechodů přes 50 % maxima signálu na kluzišti „ladder“, vykázala výbornou korelaci s geometrií kalibračního nástavce.
- Úhlové rozlišení, definované jako rozsah úhlů pro změnu signálu z 20 % na 80 % maxima, se pohybovalo vždy pod 1,6°, s průměrnou hodnotou pod 1,3°.
- Limita rozlišení byla určena především optickou konfigurací přístroje, nikoli počtem úhlových kanálů detektoru (60°/96 ≈ 0,625°).
Metoda úhlově rozlišené XPS pomocí Theta Probe umožňuje rychlé a simultánní sbírání dat bez nutnosti mechanického naklápění vzorku. V praxi to zvyšuje reprodukovatelnost, zkracuje dobu analýzy a minimalizuje systémové chyby spojené s mechanickým pohybem.
- Integrace pokročilých detekčních technologií (vyšší citlivost, rychlejší snímání).
- Automatizace a robotizace vzorkovacích pozic pro sériové analýzy.
- Kombinace ARXPS s dalšími povrchovými technikami (UVPS, ToF-SIMS) pro komplexní charakterizaci.
- Využití pokročilých algoritmů a strojového učení pro zvýšení kvality a hloubkové dekonvoluce dat.
Thermo Scientific Theta Probe prokázal vysokou linearitu a schopnost rozlišit úhlové změny s rozlišením pod 1,3°. Výsledky potvrzují spolehlivost a přesnost přístroje pro pokročilé povrchové analýzy a otevírají cestu k dalším rozšířeným aplikacím v materiálových vědách, mikroelektronice a průmyslové kontrole kvality.
X-ray
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Úhlově rozlišená rentgenová fotoelektronová spektroskopie (ARXPS) je klíčová pro analýzu chemického složení a hloubkové profilování povrchů materiálů. Přesné měření intenzity emitovaných elektronů v závislosti na emisním úhlu umožňuje rozlišit vrstvy, studovat tenké filmy a povrchové úpravy s vysokou hloubkovou a prostorovou rozlišitelností.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem této studie bylo experimentálně ověřit linearitu a úhlové rozlišení Thermo Scientific Theta Probe pracující v režimu úhlového rozlišení. Autoři porovnali naměřenou úhlovou závislost intenzity s teoretickou cosinovou charakteristikou a kvantifikovali rozlišení pomocí standardní kalibrační mřížky (tzv. ladder).
Použitá metodika
Pro rychlá měření byla použita nesměrovaná, elastická srážka 500 eV elektronů z pistolového zdroje (flood gun) na hladký stříbrný povrch. Theta Probe byl nastaven v režimu úhlového rozlišení, detektor sbíral signál ve 96 kanálech podél jednoho směru úhlového rozdělení a v druhém směru podle kinetické energie elektronů. Pro kalibraci lineární závislosti bylo použito kovové příložné zařízení – kalibrační mřížka definující sedm úhlových rozsahů o velikosti 8,57°.
Použitá instrumentace
- Theta Probe XPS (Thermo Scientific) v úhlovém režimu
- Flood gun generující 500 eV elektronový svazek
- Dvourozměrný detektor s 96 úhlovými kanály
- Kalibrační „ladder“ definující rovnoměrné úhlové segmenty (60°/7)
- Hladký stříbrný referenční vzorek
Hlavní výsledky a diskuse
- Naměřená úhlová závislost celkové intenzity elektronů velmi dobře sledovala teoretickou cosinovou křivku, což potvrzuje očekávanou fyzikální závislost I ∝ cosθ.
- Linearita měření, ověřená porovnáním polohy přechodů přes 50 % maxima signálu na kluzišti „ladder“, vykázala výbornou korelaci s geometrií kalibračního nástavce.
- Úhlové rozlišení, definované jako rozsah úhlů pro změnu signálu z 20 % na 80 % maxima, se pohybovalo vždy pod 1,6°, s průměrnou hodnotou pod 1,3°.
- Limita rozlišení byla určena především optickou konfigurací přístroje, nikoli počtem úhlových kanálů detektoru (60°/96 ≈ 0,625°).
Přínosy a praktické využití metody
Metoda úhlově rozlišené XPS pomocí Theta Probe umožňuje rychlé a simultánní sbírání dat bez nutnosti mechanického naklápění vzorku. V praxi to zvyšuje reprodukovatelnost, zkracuje dobu analýzy a minimalizuje systémové chyby spojené s mechanickým pohybem.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace pokročilých detekčních technologií (vyšší citlivost, rychlejší snímání).
- Automatizace a robotizace vzorkovacích pozic pro sériové analýzy.
- Kombinace ARXPS s dalšími povrchovými technikami (UVPS, ToF-SIMS) pro komplexní charakterizaci.
- Využití pokročilých algoritmů a strojového učení pro zvýšení kvality a hloubkové dekonvoluce dat.
Závěr
Thermo Scientific Theta Probe prokázal vysokou linearitu a schopnost rozlišit úhlové změny s rozlišením pod 1,3°. Výsledky potvrzují spolehlivost a přesnost přístroje pro pokročilé povrchové analýzy a otevírají cestu k dalším rozšířeným aplikacím v materiálových vědách, mikroelektronice a průmyslové kontrole kvality.
Reference
- Thermo Fisher Scientific. Application Note 31004: Angular Linearity and Resolution on Theta Probe, 2008.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Operation of the Angle Resolving Lens on Theta Probe
2008|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 31003 Key Words • Surface Analysis • Angle Resolving Lens Mode • Electron Trajectories Operation of the Angle Resolving Lens on Theta Probe In its angle resolving mode, Thermo Scientific Theta Probe is operated such that the electron…
Klíčová slova
theta, thetalens, lensplane, planeelectrons, electronsangular, angularangle, angledirection, directionprobe, probefocal, focalanalyzer, analyzerenergy, energyposition, positionslit, slitdispersive, dispersiveimage
Theta Probe: Small Spot XPS Spectrometer with Parallel ARXPS Capability
2008|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Application Note: 31055 Theta Probe: Small Spot XPS Spectrometer with Parallel ARXPS Capability Description Key Words • Parallel ARXPS • Surface Analysis • Ultra-thin Films The Thermo Scientific Theta Probe, Figure 1, is a highperformance XPS instrument. Our patented Theta…
Klíčová slova
theta, thetathickness, thicknessxps, xpsprobe, probeparxps, parxpsgun, gunsample, sampleangle, anglemaps, mapsray, rayavantage, avantagedepth, depthoverlayer, overlayerturbomolecular, turbomolecularmulti
Angle Resolved XPS
2008|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 31014 Angle Resolved XPS Introduction Key Words • Surface Analysis • Depth Profiles • Thickness Measurement • Relative Depth Plots Using angle resolved XPS (ARXPS), it is possible to characterize ultra-thin films without sputtering. In most cases, ARXPS…
Klíčová slova
thickness, thicknessarxps, arxpslayer, layerangle, angleattenuation, attenuationdepth, depthoverlayer, overlayerxps, xpsinelastic, inelasticelastic, elasticangles, anglesphotoelectron, photoelectronfrom, fromnear, nearupon
Errors Associated With Thin Film Measurements Using XPS at a Single Angle
2008|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 31016 Key Words • Surface Analysis • Elastic Scattering • Need for Angle Resolved Measurements Errors Associated With Thin Film Measurements Using XPS at a Single Angle Background Single Angle Measurements Thermo Scientific Theta Probe and Theta 300…
Klíčová slova
overlayer, overlayerangle, anglethickness, thicknesselastic, elasticmeasurements, measurementsangular, angularscattering, scatteringxps, xpscalculate, calculateelectrons, electronsgeometry, geometryafrica, africasingle, singlenature, naturesuffered