Mikroanaliza rentgenowska cienkich warstw i małych cząsteczek

Przedmiotem rozprawy jest ilościowa mikroanaliza rentgenowska faz mniejszych od strefy wzbudzenia promieniowania X, tj. mniejszych od rozdzielczości metody (cienkich warstw, małych cząstek, obszarów leżących przy granicy dwóch faz o różnym składzie chemicznym). W pracy wykazano, że zależności umożliwiające określenie składu chemicznego elementów mikrostruktury materiału o danych rozmiarach, na podstawie wyznaczonych eksperymentalnie wartości stosunków natężeń mierzonych charakterystycznego promieniowania X składników próbki, można przedstawić w ogólnej postaci, mającej zastosowanie do wszystkich przypadków analizy. Dokonano krytycznej oceny metod korekcji stosowanych w ilościowej mikroanalizie rentgenowskiej cienkich warstw i małych cząstek występujących w osnowie pod względem dokładności i zakresu zastosowania oraz zaproponowano własne metody korekcji. łMetody te są bardziej uniwersalne od dotychczasowych metod i zapewniają osiągnięcie wysokiej dokładności oznaczeń. Wykorzystano w nich między innymi własne modele korekcji efektów fluorescencji wtórnej, wywołanej w cienkiej warstwie (małej cząstce) przez widmo ciągłe oraz przez charakterystyczne promieniowanie X składników podłoża (osnowy). Wykazano, że niewłaściwie dobrane warunki badań cienkich warstw i układów wielowarstwowych mogą prowadzić do błędnych wniosków o budowie próbki. W pracy określono zasady ustalania procedury eksperymentalnej, zapewniającej uzyskanie optymalnych warunków badań w poszczególnych przypadkach analitycznych. Zwrócono uwagę na wpływ niedocenianych zazwyczaj błędów, związanych z szerokością strefy wzbudzenia promieniowania rentgenowskiego oraz podano sposób ich korekcji w przypadku analizy obszarów leżących przy granicy z inną fazą oraz w przypadku występowania ciągłych zmian stężeń (strefy dyfuzyjne). Przedstawiono przykłady ilustrujące zastosowanie opracowanych metod korekcji do badania faz mniejszych od rozdzielczości metody mikroanalizy rentgenowskiej.

---

The subject of the present thesis is a quantitative X-ray microanalysis of phases smaller than X-ray excitation volume i.e. smaller than the resolution of the method (thin coatings, small particles, areas close to the boundary of two phases of different chemical composition). It is shown that expressions allowing the determination of the chemical composition of microstructural elements of the analysed material, based upon experirnentally determined k-ratios of the measured X-ray intensities of sample components may be written in general form, applicable to all cases of the analysis. A critical appraisal of the correction methods used in quantitative x-ray microanalysis of thin coatings and small particles embedded in a matrix, with respect to the limit of their application and accuracy, was carried out and the author's own correction methods proposed. These methods are more universal than other methods to date and they ensure a high accuracy of analysis. They make use of the author's own corrections for fluorescence in a thin film and in a small particle by a continuous spectrum and by a characteristic X-radiation of a substrate or a matrix component. It was found that incorrectly selected experimental conditions of analysis of thin films and multilayer coatings may lead to false statements on a sample laycr structure. This work determines the rules for establishing an experimental procedure, enabling optimal measurement conditions in particular analytical examples. Attention is drawn to the influence of often underestimated faults connected with the width of the X-ray excitation zone and methods for their correction in the case of an analysis of the areas lying at the boundary between two phases of different chemical composition and in the case of continuous concentration changes (diffusion zones) are proposed. Examples of the application of the worked out correction methods in the analysis of phases smaller than the resolution of X-ray microanalysis are given.