ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ, определение химический состава микрообъемов или тонких слоев твердого тела. Основные метрологич. характеристика - локальность, т.е. площадь или объем области, в которой возможно обнаружение или определение химический элемента с заданной погрешностью. Размер этой области по глубине называют продольной локальностью (L_||), вдоль поверхности -поперечной (L_^ ). Анализ с низкими значениями L_|| и высокими L_^ , осуществляемый на различные глубине, называют послойным. Объектами ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. могут быть: реальная поверхность (L_|| = 1-10 нм); субмикронный слой (L_|| = 10-1000 нм); поверхностный слой (L_|| = 1-100 мкм); субмикронное включение (L_^ = 10-1000 нм); микровключение и микроучасток (L_^ = 1-100 мкм).

Реальную поверхность анализируют методами оже-спектроскопии, рентгеноэлектронной спектроскопии, спектроскопии рассеяния медленных ионов (см. Ионного рассеяния спектроскопия), масс-спектрометрии вторичных ионов в статич. режиме (см. Ионный микроанализ). Обычно анализ проводят в высоком вакууме (10^-7-10^-8 Па) с помощью установок, позволяющих одновременно использовать несколько аналит. методов. В тех же установках проводят разрушающий послойный анализ субмикронных и поверхностных слоев, удаляя слои ионным травлением, лазером, искровым разрядом, химический или электрохимический растворением. Затем определяют элементы в газовой фазе, растворе или на протравленной поверхности.

ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. субмикронных и поверхностных слоев проводят методами рентгеноспектрального анализа (см. Электронно-зондовые методы), катодолюминесцентного микроанализа, спектроскопии рассеяния быстрых ионов (резерфордовского рассеяния), масс-спектрометрии вторичных ионов в динамич. режиме, оже-спектроскопии и др. При послойном анализе субмикронных слоев без разрушения образец бомбардируют заряженными частицами (электронами, ионами). В зависимости от их энергии меняется глубина, на которой происходят процессы, приводящие к появлению аналит. сигнала - рентгеновского излучения, резонансных ядерных реакций, резерфордовского рассеяния и др. Послойный анализ можно также проводить, варьируя угол отбора, т.е. угол, под к-рым к исследуемой поверхности располагается приемник аналит. сигнала.

Для количественное послойного анализа экспериментально измеряют зависимости аналит. сигнала от угла его отбора, энергии бомбардирующих частиц, массы удаленного слоя и времени травления, на основании которых получают зависимость концентрации определяемого элемента от глубины слоя. При этом пользуются расчетными или более точными эмпирическая методами. В первом случае необходима теоретич. модель взаимодействия возбуждающих частиц с исследуемым образцом, во втором случае нужны образцы сравнения, в которых определяемый элемент может быть распределен равномерно или иметь заданное неоднородное распределение (ионнолегированные образцы, гетероструктуры). При анализе многослойных гетероструктур необходимо учитывать влияние гетерог. фона и фазовой интенсивности.

Гетерог. фон связан с генерированием аналит. сигнала (например, вследствие рассеяния электронов, флуоресцентного возбуждения) в соседней с анализируемой фазе. Величина сигнала - функция расстояния от границы между фазами. Hаиболее высокие систематич. погрешности могут возникать, если концентрация определяемого элемента в соседней фазе существенно больше, чем в анализируемой. Фазовая интенсивность обусловлена резким изменением аналит. сигнала в соседних фазах (слоях), которое возникает вследствие различия в специфический эмиссионных характеристиках этих фаз (как, например, в случае реакционное эмиссии вторичных ионов) и не зависит от содержания определяемого элемента в них. Систематич. погрешности при этом устраняют расчетными или эксперим. приемами.

ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. субмикронных включений проводят с помощью растрового или просвечивающего электронного микроскопа (см. Электронная микроскопия), оснащенного спектрометрами, регистрирующими рентгеновское излучение, эмиссию оже-электронов, характеристич. потери энергии первичных электронов и т.д. Миним. локальностью (L_^ = 1-5 нм) обладают методы спектроскопии характеристич. потерь энергии электронов.

ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. микровключений и микроучастков осуществляют электронно-зондовыми методами, ионным микроанализом и др.

Oтносит. пределы обнаружения элементов в ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. сильно зависят от применяемого метода (от 10^-6% в масс-спектрометрии вторичных ионов до 10^-1% в оже-спектроскопии) и от локальности определений. Однако абс. пределы обнаружений мало зависят от локальности и составляют для многие методов 10^-14-10^-16 г, а в методах спектроскопии характеристич. потери энергии электронов достигают 10^-20 г.

Наряду с элементным ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. возможен фазовый, дающий информацию о характере химических связей в микрообъемах анализируемого вещества. Для этого используют методы, сочетающие предварит. химический или электрохимический обработку поверхности твердых тел с последующей определением элементов методами рентгеноэлектронной спектроскопии, комбинационного рассеяния спектроскопии и др. Например, субмикронные поверхностные слои окисляют, а затем анализируют методом катодолюминесцентного микроанализа.

Аппаратура для ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. включает устройство для локального отбора пробы или облучения микрообъема образца (ионная или электронная пушка, лазер и т. п.), спектрометр и систему количественное обработки аналит. сигнала, как правило содержащую ЭВМ. ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ а. используют при исследовании распределения элементов по глубине и поверхности образца, идентификации микрофаз, контроля загрязнений поверхности твердых тел.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей