新千克的表面

用新儀器分析硅球表面

主要適用領(lǐng)域：

• 物理學(xué)基礎(chǔ)研究

• 材料研究

• 無損分析

為了不依賴保存于巴黎的千克國際原器，質(zhì)量的國際單位——千克就必須重新定義。德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)已經(jīng)利用Avogadro項目確定了單晶硅球中硅原子的數(shù)量，因而，現(xiàn)在要做的就是必須確保表面特性的測量要盡可能準確。為此，PTB研制了一種超高真空(UHV)儀器，結(jié)合了X射線熒光光譜和光電子能譜。

表面效應(yīng)，例如氧化層和污染層的形成，都會對所用硅球的質(zhì)量和體積有明顯的影響(表面層的質(zhì)量總共有大約100微克)。

通過結(jié)合X射線熒光光譜和光電子能譜，僅需一臺儀器就可以確定球體表面的化學(xué)成分和質(zhì)量沉積。這樣，PTB就能以最高的精度表征表面。

這套裝置的核心部分是其樣品操縱器，它與球體只會產(chǎn)生最小的接觸(三點接觸)，并可以在球體表面上的任何點進行測量。該儀器配有單色Al X射線源。通過硅氧化物參考樣品，可以確定氧氣質(zhì)量沉積量，從而確定球體整個表面上的氧化硅層厚度，并且測量不確定度極小。此外，還可以確定生產(chǎn)過程中或處理球體時可能發(fā)生的污染。