Microscopía electrónica de baja energía
La microscopía electrónica de baja energía , o LEEM , es una técnica científica analítica de superficies que se utiliza para obtener imágenes de superficies atómicamente limpias, interacciones átomo-superficie y películas delgadas (cristalinas). [1] En LEEM, los electrones de alta energía (15-20 keV) se emiten desde un cañón de electrones, enfocada mediante un conjunto de ópticas de condensador y enviada a través de un deflector de haz magnético (generalmente de 60˚ o 90˚). Los electrones "rápidos" viajan a través de una lente objetivo y comienzan a desacelerarse a bajas energías (1-100 eV) cerca de la superficie de la muestra porque la muestra se mantiene a un potencial cercano al de la pistola. Los electrones de baja energía ahora se denominan "sensibles a la superficie" y la profundidad de muestreo cerca de la superficie se puede variar ajustando la energía de los electrones incidentes (diferencia entre los potenciales de la muestra y del cañón menos las funciones de trabajode la muestra y del sistema). Los electrones retrodispersados elásticamente de baja energía viajan de regreso a través de la lente del objetivo, vuelven a acelerar al voltaje de la pistola (porque la lente del objetivo está conectada a tierra) y pasan nuevamente a través del separador de haz. Sin embargo, ahora los electrones se alejan de la óptica del condensador y entran en las lentes del proyector. La imagen del plano focal posterior de la lente del objetivo en el plano del objeto de la lente del proyector (utilizando una lente intermedia) produce un patrón de difracción ( difracción de electrones de baja energía , LEED) en el plano de la imagen y se registra de varias maneras diferentes. La distribución de intensidad de la difracciónEl patrón dependerá de la periodicidad en la superficie de la muestra y es un resultado directo de la naturaleza ondulatoria de los electrones. Se pueden producir imágenes individuales de las intensidades de los puntos del patrón de difracción apagando la lente intermedia e insertando una apertura de contraste en el plano focal posterior de la lente del objetivo (o, en instrumentos de última generación, en el centro del separador). , según lo elegido por la excitación de la lente del objetivo), lo que permite observaciones en tiempo real de procesos dinámicos en superficies. Dichos fenómenos incluyen (pero no se limitan a): tomografía, transiciones de fase, adsorción, reacción, segregación, crecimiento de película delgada, grabado, alivio de tensión, sublimación y microestructura magnética. Estas investigaciones solo son posibles por la accesibilidad de la muestra;lo que permite una amplia variedad de estudios in situ en un amplio rango de temperatura. LEEM fue inventado porErnst Bauer en 1962; sin embargo, no se desarrolló completamente (por Ernst Bauer y Wolfgang Telieps ) hasta 1985.
La retrodispersión cinemática o elástica ocurre cuando los electrones de baja energía (1-100 eV) inciden sobre una muestra cristalina limpia y bien ordenada. Se supone que cada electrón sufre solo un evento de dispersión, y el haz de electrones incidente se describe como una onda plana con la longitud de onda:
El espacio inverso se utiliza para describir la periodicidad de la red y la interacción de la onda plana con la superficie de la muestra. En el espacio inverso (o "espacio k"), el vector de onda de las ondas incidente y dispersada son y , respectivamente,
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