Электронная спектроскопия – современный универсальный аналитический метод определения элементного и химического состава твердых тел, жидкостей и газов, а также метод определения их электронной структуры. Метод является неразрушающим и позволяет получать всю совокупность перечисленной выше научной информации без расходования исследуемого материала.

Электронная спектроскопия состоит в анализе по энергии электронов, эмитируемых поверхностью исследуемого вещества, под действием первичного ионизирующего излучения и выявлении в полученных спектрах узких характеристических пиков, спектральное положение которых на оси энергий специфично для атомов различных элементов периодической таблицы. Интенсивность пиков позволяет судить о количестве атомов данного элемента в исследуемой пробе, а слабые энергетические сдвиги пиков по отношению к их эталонному положению (характерному для чистого элемента) – о химическом состоянии изучаемых атомов.

На базе электронной микроскопии для химического анализа создан целый ряд аналитических и исследовательских методов, различающихся, в первую очередь, по виду ионизирующего излучения, используемому для первичного возбуждения электронов из анализируемой пробы. Наиболее универсальными, информативными и распространенными являются два из них: рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) и Оже-электронная спектроскопия.

В рентгеновской фотоэлектронной микроскопии для химического анализа для возбуждения электронов используется поток монохроматических фотонов от рентгеновской трубки или источника синхротронного излучения. Метод получил название Электронная спектроскопия для Химического Анализа (ЭСХА), т.к. он был исторически первым, позволившим изучать химическое состояние атомов на поверхности твердых тел по спектрам испускаемых ими фотоэлектронов. Аналитические возможности ЭСХА, ее особенности и области эффективного применения наиболее полно представлены основоположником этого метода лауреатом Нобелевской премии Каем Зигбаном и др. в книге «Электронная спектроскопия» (Пер. с англ., издательство «Мир», М. 1971).

В ИАнП РАН развитием инструментальных и методических средств этого вида спектроскопии в приложении к задачам современных нанотехнологий занимается коллектив сотрудников лаборатории аналитических средств исследования поверхности.

Вторым важнейшим вариантом электронной спектроскопии является Оже-электронная спектроскопия, обычно - с возбуждением пучком монохроматических электронов. Она позволяет получать высокое пространственное разрешение (в ряде случаев до нескольких нм) в сочетании с высокой чувствительностью. Метод пригоден для всех элементов периодической таблицы, кроме водорода и гелия.

Развитие аппаратуры и методик Оже-электронной спектроскопии нового поколения – Электронная микроскопия для химического анализа является главным направлением работ лаборатории электронной микроскопии для химического анализа. Эти работы ведутся в тесном сотрудничестве с ESCA-LASER Lab профессора К. Зигбана (Швеция).

Важнейшим преимуществом отмеченных методов электронной спектроскопии является исключительно высокая поверхностная чувствительность. Спектры, получаемые от конденсированных систем, характеризуют тонкий приповерхностный слой веществ (от единиц до десятков ангстрем), что сделало электронную спектроскопию основным методом диагностики состава поверхности и важнейшим инструментом нанотехнологии.

Развитие техники высокоэффективных источников формирования интенсивных корпускулярных пучков, в том числе и электронных, и исследование проблем взаимодействия концентрированных потоков энергии с конденсированным веществом является предметом деятельности лаборатории приборов и методов эпитаксиальных нанотехнологий, сектор систем формирования интенсивных корпускулярных пучков.