ESFOSCAN
Tipología de equipo
ESFOSCAN es un espectroscopio de fotoelectrones capaz de realizar análisis químicos y elementales mediante la Espectroscopía de Electrones de Rayos X (XPS), también conocida como Espectroscopía de Electrones para Análisis Químico (ESCA).
Descripción del Equipo
El equipo ESFOSCAN está basado en el modelo PHI VersaProbe 4, fabricado por Physical Electronics de EE. UU. (parte de ULVAC, Japón). Este instrumento incluye:
- Una fuente de rayos X monocromática de barrido para el análisis de estados químicos con alta resolución espacial e imágenes de electrones secundarios inducidos por rayos X (SXI).
- Un analizador hemisférico de energía de electrones que proporciona análisis espectral XPS, de mapa, de perfil de profundidad, de escaneo lineal y análisis de ángulos resueltos en XPS con alta sensibilidad y alto rango dinámico.
- Una cámara de ultra alto vacío (UHV), que evita la contaminación química y garantiza resultados fiables al estudiar la superficie de las muestras.
- Un sistema de compensación de carga de doble haz que neutraliza la carga eléctrica que puede acumularse en la muestra durante el análisis utilizando tanto electrones de baja energía como iones (pocos eV).
- Tiene 3 tipos de pistolas iónicas:
- Un cañón de iones de argón monoatómico que proporciona una capacidad de limpieza de superficies, así como perfiles de profundidad química XPS a altas o bajas energías de impacto iónico, lo que también permite el perfil de profundidad por sputtering con resolución de profundidad monocapa.
- Un cañón de iones C60 de 20 kV que proporciona capacidad de limpieza de superficies, mientras mantiene los estados químicos de las muestras de polímeros.
- Un cañón de iones de grupo argón de 20 kV (GCIB) que proporciona perfiles de profundidad por sputtering en materiales inorgánicos y orgánicos mixtos.
ESFOSCAN no solo permite realizar mediciones XPS, sino que también incluye características de última generación: una fuente de descarga sin ventana de alta intensidad capaz de producir fotones He(I) y He(II) para la espectroscopia de fotoelectrones ultravioleta (UPS). Asimismo, tiene una fuente de electrones de baja energía que preserva la estructura química de la muestra, permitiendo la espectroscopia de fotoemisión inversa de baja energía (LEIPS).
¿Qué usos tiene este equipo?
Análisis químico cualitativo y cuantitativo de superficies de muestras sólidas a escala nanométrica en el eje z (aproximadamente 5 nm de profundidad) y a escala micrométrica (de 100 a 10 micras) en el eje x-y
Evaluaciones del entorno químico de los elementos presentes en proximidad (enlace químico), así como análisis de las contribuciones de diferentes estados químicos del mismo elemento (por ejemplo, oxidaciones frente a componentes metálicos).
Estudios de problemas derivados de procesos de diseño o producción (como contaminaciones superficiales), por ejemplo, en pinturas, productos químicos, productos farmacéuticos, cableado, recubrimientos metálicos o implantes dentales.
Estudios perfilométricos de materiales con estructuras multicapa (hasta un máximo de 0,5 micras).
Estudios de última generación sobre la caracterización de los estados electrónicos ocupados (banda de valencia) así como la caracterización de los estados químicos no ocupados (banda de conducción) de materiales sólidos mediante UPS y LEIPS, respectivamente.
Especificaciones técnicas (*)
La fuente de rayos X de aluminio utiliza un escaneo de haz de electrones enfocado sobre un ánodo de aluminio para generar rayos X (línea Al Kα de energía de 1486.6 eV) y un monocromador de cristal de cuarzo que escanea el haz de rayos X en la superficie de la muestra. El tamaño mínimo del haz de rayos X es ≤ 10,0 μm en las direcciones x e y.
La resolución de energía XPS para un estándar de Ag es ≤ 0.50 eV con un ancho completo a la mitad del máximo (FWHM) para el pico Ag 3d 5/2. La sensibilidad y la resolución de energía del UPS es ≥3 Mcps y 100 meV ≥ el ancho del borde de Fermi (20% y 80%) para el pico Ag 4d. La resolución de energía LEIPS es 0,45 eV ≥ el ancho de borde de Fermi (20% y 80%).
El sistema de vacío puede operar a ≤ 6,7×10 -8 Pa (5×10-10 Torr).
El sistema de compensación de carga de doble haz utiliza tanto una fuente de inundación de electrones de cátodo frío (0-10 eV) como la capacidad de iones de energía muy baja del cañón de de sputtering de iones de argón (menos de 100 eV) para proporcionar una neutralización completa de todos los tipos de muestras.
El cañón de sputtering de iones de argón tiene una corriente de haz máxima ≥ 5,0 μA (5 kV) que trabaja a una presión diferencial ≤ 6,7×10 -6 Pa (5×10-8 Torr).
El cañón de sputtering de iones C60 tiene una corriente de haz máxima ≥ 40 nA, una presión diferencial ≤ 6,7×10 -6 Pa (5×10-8 Torr) y un tamaño de haz mínimo ≤ 0,5 mm.
El cañón de sputtering de iones de grupo de gas Ar tiene una corriente de haz máxima ≥ 40 nA (20 kV), ≥ 20 nA (5 kV) ≥ 10 nA (2,5 kV); y un tamaño mínimo de haz ≤ 500 μm (20 kV).
ESFOSCAN. Ayuda EQC2021- 006905-P, financiada por MICIU/AEI /10.13039/501100011033 y por la Unión Europea Next GenerationEU/ PRTR