Electron probe microanalysis in the study of diffusion in solids

• Autorzy: Sikorski K.

Warianty tytułu

PL

Iliściowa mikroanaliza rentgenowska w badaniach procesów dyfuzji w ciałach stałych

• Konferencja: Summer School on Mass and Charge Transport in Materials (13-17 July 2004; Kraków, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper illustrates the necessity of applying special corrections to concentration profiles determined on the cross-sections of the samples using an electron probe x-ray microanalyser when the thickness of diffusion zones are below tens of microns. The correction takes into account the influence of the width of the x-ray generation volume on the shape and width of the determined x-ray intensity profiles and consequently, on the value of diffusion coefficients calculated on their basis. The error increases with decreasing thickness of the analysed diffusion zones and inecreasing width of the x-ray generation volume. A method correcting the above effect is described and the examples of its application are given. Methods of determining the concentration profiles formed as a result of diffusion processes in thin (below 1 micron) coatings are also described. They utilize the in-depth x-ray distribution function phi(z) and need measurements of the x-ray intensities on the surface of the layers at various accelerating voltages. It was shown that the methods describe adequately the concentration profiles in the cases of multiphase diffusion when the profiles are of step-like shape. If the concentrations of elements in the diffusion zone change continuously, the profiles are described approximately as if they referred to 3-4 sub-layers of different but constant concentrations.

PL

W pracy wykazano, że profile zmian stężeń pierwiastków w strefach dyfuzyjnych o grubości mniejszej od kilkudziesieciu mikrometrów, wyznaczone metodą mikroanalizy rentgenowskiej na przekrojach poprzecznych złącz, są obarczone błędem którego wielkość rośnie, gdy grubość strefy dyfuzyjnej maleje, a szerokość obszaru emisji promieniowania X wzrasta. W pracy opisano metody korekcji profili zmian stężeń pierwiastków w strefach dyfuzyjnych. Wykazano, że wartości współczynników dyfuzji wyznaczone na podstawie nie skorygowanych profili są zawyżone i w przypadku stref o grubości kilku mikrometrów mogą osiągać wartości kilkakrotnie większe od rzeczywistych. Korekcja profili zmian steżeń może być pominieta jedynie w przypadku stref dyfuzyjnych o grubości wiekszej niż 100 mikrometrów. W pracy opisano również metody określania profili zmian stężeń pierwiastków w cienkich warstwach o grubości poniżej 1 mikrometra.

Słowa kluczowe

EN

electron probe microanalysis; solid-state diffusion

PL

mikroanaliza rentgenowska; dyfuzja w ciele stałym

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, iss. 2
• Strony: 369--383
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Sikorski K.

• Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technolology, 02-507 Warsaw, Wołoska Str. 141, Poland

Bibliografia

• [1] S. J. B. Reed, X-Ray Optics and Microanalysis 1966 (eds. R. Castaing, P. Deschamps nd J. Philibert),Hermann, Paris, 339 (1966)
• [2] H. E. Bishop, Proc. Phys. Soc. 82, 204 (1963).
• [3] H. E. Bishop, Proc. Phys. Soc. 85. 855 (1965).
• [4] E. J. Rapperport, Advances in Electronics and Electron Physics. Supplement 6. Academic Press. New York, 117 (1969).
• [5] J. I. Goldstein, J. W. Colby, Practical Scanning Electron Microscopy (eds. J. I. Goldstein and H. Yakowitz). Plenum Press, New York and London, 435 (1975).
• [6] P. E. Best, in Spektrometria promieniowania rentgenowskiego (ed. V. Azaroff), PWN, Warszawa, 15 (1980).
• [7] M. Żelechower, X-ray Optics and Microanalysis 1992 (eds. P. K. Kenway, P. J. Duke, G. W. Lorimer, W. Drummond, G. Love, A. G. Michette and M. Stedman), Institute of Physics Conference Series N°130. Institute of Physics, Bristol and Philadelphia, 157 (1992).
• [8] J. B.Gilmour, G. R. Purdy, J. S. Kirkaldy, Met. Transactions 3, 3213 (1972).
• [9] D. Kowalczyk, K. Sikorski – to be published.
• [10] S. J. B. Reed, Quantitative Electron-probe Microanalysis (eds. V.D. Scott and G. Love), Ellis Horwood Ltd. Chichester, 193 (1983).
• [11] P. K. Gupta. J. Phys. D: Appl. Phys. 3, 1919 (1970).
• [12] M. Żelechower, Inżynieria Materiałowa 4. 363 (1982).
• [13] S. Baumgartl, P. L. Ryder, H. E. Buchler, Mikrochimica Acta. Suppl.5. 69 (1974).
• [14] J. L. Pouchou, F. Pichoir, La Recherche Aerospatiale 5, 47 (1984).
• [15] J. L. Pouchou, F. Pichoir, Scanning 12, 212 (1990).
• [16] G. F. Baslin, J. M. Dijkstra, H. J. M. Heijligers, D. Klepper, Mikrochimica Acta. Suppl.12, 93 (1992).
• [17] H. J. August, Mikrochimica Acta, Suppl. 12, 131 (1992).
• [18] XTFML - Thin Film Multi-Layered software. CAMECA. Courbevoie 1993.
• [19] TFA/MLA - Thin film analysis program. TECHAN. Eindhoven 1991.