Spektroskopia strat energii elektronów

EELS – Electron Energy Loss Spectrometry

Metoda EELS opiera się na analizie rozkładu energii elektronów, które doznały

niesprężystego rozproszenia w próbce. Elektrony te niosą ze sobą informacje o

atomach poszczególnych pierwiastków, przez które zostały rozproszone, ich

budowie elektronowej oraz rodzajach wiązań pomiędzy atomami.

Padająca wiązka elektronów

Elektrony wstecznie rozproszone

Elektrony wtórne

Elektrony niesprężyście rozproszone

Schemat mikroskopu z filtrem energii elektronów

Niesprężyste rozpraszanie elektronów

Spektrum strat energii elektronów

pik zerowy (ang. zero-loss peak), utworzony przez elektrony rozproszone sprężyście (zgodnie z prawem Bragga) przez nukleony oraz elektrony, które doznały minimalnych strat energii,

zakres niskich strat energii (ang. low-loss region), do wartości strat około 50 eV, utworzony przez elektrony, które zostały rozproszone na zewnętrznych powłokach elektronowych atomów w próbce

pik zerowy (ang. zero-loss peak), utworzony przez elektrony rozproszone sprężyście (zgodnie z prawem Bragga) przez nukleony oraz elektrony, które doznały minimalnych strat energii,

zakres wysokich strat energii (ang. high-loss region), utworzony przez elektrony rozproszone na wewnętrznych powłokach elektronowych atomów w próbce

Pik plazmonu dla różnych odmian alotropowych węgla

diamond (cubic)

diamond (hexagonal)

amorphous DLC carbon

partially graphitized carbon

Spektrum EELS w zakresie wysokich strat energii zawiera charakterystyczne krawędzie (ang. ionization edges) odpowiadające rozproszeniu na powłokach K, L, M, itd. atomów w próbce

Spektrum strat energii elektronów

Informacje ze spektrum EELS

Identyfikacja pierwiastków

Analiza ilościowa

Wiazania cheniczne i struktura elektronowa

Ilościowa analiza EELS

Analiza ilościowa: relacja pomiędzy intensywnościa sygnału a przekrojem czynnym na rozpraszanie niesprężyste

ModeIowanie przekroju czynnego

• Metoda EELS jest niezwykle czuła na pierwiastki lekkie, takie jak hel, lit, tlen,

azot, bor lub węgiel, które są poza zasięgiem metod EDS lub WDS, lub są

oznaczane z dużym błędem.

• Spektra EELS zawierają również wiele innych cennych informacji dotyczących

natury atomów oraz ich wzajemnych wiązań.

• Spektroskopia EELS jest często stosowaną metodą analityczną,

umożliwiającą rozwiązywanie problemów z dziedziny inżynierii materiałowej

i nauk biologicznych.

Spektroskopia EELS

EFTEM

Energy Filtered Transmission Electron Microscopy

Mapy EFTEM

Jump ratio (fast: mapping)

Three window method

The energy spread of FEG is larger than the intrinsic fine structures of EELS spectra.

Therefore, a monochromator for an electron source is necessary.

The monochromator enables to obtain an achromatic and round shaped beam on the specimen.

Rola monochromatora w STEM-EELS