Detection of surface hydrogen in selected carbon materials by elastic peak electron spectroscopy (EPES)

• Autorzy: Lesiak B. , Zemek J. , Houdkova J.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie powierzchniowego wodoru w wybranych materiałach węglowych za pomocą spektroskopii piku elastycznego

• Konferencja: Kongres Polskiego Towarzystwa Próżniowego ; Krajowa Konferencja Techniki Próżni (4 ; 8 ; 21-24.09.2008 ; Janów Lubelski, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The problem of bulk and surface hydrogen detection and quantification is important for many technological applications. Surface hydrogen has recently been detected using a method based on the effect of quasi-elastic scattering of particles, e.g. electrons, like elastic peak electron spectroscopy (EPES). The quasi-elastic scattering called a recoil effect is based on the phenomenon that the difference in atomic number, Z, of sample constituents causes a recoil energy loss and energy broadening. Then, the recorded elastic peak is split into components of different recoil energy shift and broadening. Present work demonstrates a simple method for detecting surface hydrogen and evaluating its atomic content by EPES, as well as the information depth of the analysis in selected samples of nanocrystalline diamond (NCD) and polypyrrole (PPY). The calculations apply a large angle electron single scattering model remaining in agreement with an electron multiple scattering model.

PL

Rozwiązanie problemu detekcji oraz wyznaczania ilościowego wodoru powierzchniowego jest ważne w technologicznych zastosowaniach. Powierzchniowy wodór może zostać wykryty oraz oszacowany z wykorzystaniem zjawiska quasi-elastycznego rozpraszania cząsteczek, np. elektronów, mierzonego za pomocą spektroskopii piku elastycznego (ang. elastic peak electron spectroscopy - EPES). W zjawisku quasi-elastycznego rozpraszania, elektron rozproszony na atomach o różnych liczbach atomowych, Z, które stanowią składowe badanego układu, traci energię kinetyczną oraz jego widmo ulega poszerzeniu energetycznemu. Dla próbek wieloskładnikowych, zjawisko to mierzone jest jako kilka przesuniętych w kierunku niższych energii kinetycznych pików elastycznych o różnych wartościach poszerzenia energetycznego. W pracy prezentowana jest prosta metoda detekcji oraz ilościowego oszacowania składu atomowego powierzchniowego wodoru, jak również wartości średniej głębokości informacji analizy za pomocą metody EPES. Badaniom poddane są wybrane próbki nanokrystalicznego diamentu (ang. nanocrystalline diamond - NCD) oraz polipirolu (ang. polypyrrole - PPY). Obliczenia stosujące model pojedynczego elastycznego zderzenia pozostają zgodne z wynikami obliczeń stosujących model wielokrotnych zderzeń elastycznych elektronu.

Słowa kluczowe

EN

surface hydrogen; effect of quasi-elastic scattering; elastic peak electron spectroscopy; EPES; nanocrystalline diamond; NCD; polypyrrole; PPY

PL

wodór powierzchniowy; zjawisko quasi-elastycznego rozpraszania; spektroskopia piku elastycznego; EPES; nanokrystaliczny diament; NCD; polipirol; PPY

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 50, nr 1
• Strony: 90--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Lesiak B.

autor

Zemek J.

autor

Houdkova J.

• Institute of Physical Chemistry Polish Academy of Sciences, Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] De Wit M. P., Faaij A. P. C.: International Journal of Hydrogen Energy 32 (2007) 4859.
• [2] Michaelson Sh., Ternyak O., Akhlediani R., Hoffman A., Lafosse A., Azria R., Williams O. A., Gruen D. M.: J. Appl. Phys. 102 (2007) 113516
• [3] Rico V. J., Yubero R., Espinos J. P., Cotrino J., Gonzalez-Elipe A. R., Garg D., Henry S.: Diamond and Related Materials 16 (2007) 107.
• [4] Lesiak B., Zemek J., Houdkova J.: Polymer 49 (2008) 4127.
• [5] Vos M., Went M. R.: J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 155 (2007) 35.
• [6] Laser D., Seah M. P.: Phys. Rev. B 47 (1993) 9836.
• [7] Fujikawa T., Suzuki R., Köver L.: J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 151 (2005) 170.
• [8] Varga D., Tökesi K., Berenyi Z., Tóth J., Köver L., Gergely G., Sulyok A.: Surf. Interface Anal. 31 (2001) 1019.
• [9] Powell C. J., Jabłoński A.: NIST Electron Inelastic - Mean - Free - Path Database (SRD 71), v. 1.1, NIST, Gaithersburg, MD, 2000; http://www.nist.gov/srd/nist71.htm.
• [10] Salvat F., Jabłoński A.: NIST Electron Elastic Scattering Cross-Section Database, (SRD 64), v. 3.1, NIST, Gaithersburg, MD, 2003; http://www.nist.gov/srd/nist64.htm.
• [11] Standard E 673-01, Annual Book of ASTM Standards 2002, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2002, vol. 3.06, p. 755.
• [12] Jabłoński A., Powell C. J.: Surf. Sci. 551 (2005) 106.
• [13] Zemek J., Potmesil J., Vanecek M., Lesiak B., Jabłoński A.: Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 262114.