Спектрометр СМ 1101 TER предназначен для исследования физико-химического состояния поверхности, границ раздела и многослойных синтетических структур, содержащих в своем составе мессбауэровские изотопы в качестве основного или примесного элемента с рекордной разрешающей способностью по глубине.

Спектрометр СМ 1101 TER реализует возможности нового метода ядерного гамма - резонанса - скользящей мессбауэровской спектрометрии, объединяющего возможности двух физических явлений: эффекта Мессбауэра и эффекта полного внешнего отражения резонансного излучения.

В основе метода скользящей мессбауэровской спектрометрии лежит взаимодействие резонансного излучения с веществом в области скользящих углов падения излучения на поверхность исследуемого вещества. Это взаимодействие приводит к возникновению каскада излучений: зеркально отраженное гамма-излучение; рассеянное атомами и электронами гамма-излучение; конверсионные и Оже-электроны и вторичное рентгеновское излучение.

Глубина проникновения мессбауэровского излучения в среду зависит от угла падения первичного излучения. Изменение угла падения в процессе эксперимента позволяет провести селективное по глубине исследование.

ОПТИЧЕСКАЯ СХЕМА СПЕКТРОМЕТРА

Узкий плоскопараллельный пучок гамма-излучения от мессбауэровского источника, помещенного на доплеровский модулятор , сформированный коллиматорами , падает на исследуемый образец. Двухкружный гониометр позволяет с высокой точностью регулировать угол скольжения падающего излучения. Зеркальноотраженное от образца излучение регистрируется детектором, а конверсионные и Оже-электроны, рентгеновское и рассеянное гамма-излучение регистрируются детектором вторичных излучений оригинальной разработки.

Наиболее эффективными областями применения спектрометра 1101 TER являются: фундаментальные исследования поверхностных явлений в конденсированных средах, физика и технология элементов квантовой электроники, рентгеновская и синхротронная оптика.

Работа спектрометра иллюстрируетса на примерах исследования коррозии и спиновой текстуры.

Экспериментальные спектры плёнки металлического железа и ее поверхностного слоя

Термостимулированная коррозия при температурах от 150°С до 470°С (Толщина пленки 20 нм)

Спектры иллюстрируют высокую поверхностную чувствительность метода и показывают резкое отличие параметров мессбауэровских спектров, усредненных по всей толщине пленки (слева) от параметров приповерхностного слоя, толщиной порядка 3-5 нм (справа).

МЕССБАУЭРОВСКИЕ СПЕКТРЫ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ОРИЕНТАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ПОВЕРХНОСТИ
На рисунке слева стрелками указаны направления излучения, на рисунке справа приведены спектры при разных направлениях излучения к поверхности: а) – по нормали; б) – вдоль; в) – под углом

Прибор позволяет проводить одновременную и независимую регистрацию ядерных гамма - резонансных спектров зеркальноотраженного и вторичных излучений в широком диапазоне углов падения.

Одновременная регистрация всех типов излучений, сопровождающих процесс первичного взаимодействия излучения с веществом, дает возможность значительно сократить время измерения и повысить достоверность и надежность экспериментальных результатов, так как вся получаемая информация извлекается в течение одного эксперимента и от образца, находящегося в неизменных условиях.

Результаты такого комплексного исследования дополняют друг друга и дают возможность получать более полные данные, как о структуре ультратонких слоев исследуемой поверхности, так и об особенностях взаимодействия излучения с веществом в скользящей геометрии.

Серийные мессбауэровские спектрометры не позволяют реализовать возможности скользящей мессбауэровской спектроскопии, так как их оптические схемы основаны только на одном физическом явлении – эффекте Мессбауэра. В то же время, спектрометр Мессбауэра СМ 1101TER позволяет проводить исследования и в традиционных схемах мессбауэровской гамма оптики:
1) пропускания, 2) эмиссии, 3) обратного рассеяния, 4) брэговского и релеевского рассеяния.

Получаемые на спектрометре экспериментальные данные носят в основном уникальный характер. Кроме того, эти результаты позволят дополнить сведения о состоянии поверхности, получаемые другими аналитическими методами, такими, как, например ЭСХА и Оже-спектроскопия, данными о микрофазовом, структурном и магнитном состояниях.
Прибор не имеет аналогов.
 

В настоящее время проводится сертификация прибора.

Методология скользящей мессбауэровской спектроскопии опубликована в работах:

Irkaev S.M., Andreeva M.A., Semenov V.G., Nucl. Instr. Meth., B74 (1993) 545-564; ibid., B103, (1995)351-358.

Способ и технические решения защищены авторскими свидетельствами: А.С. № 1124714, № 1721485 и № 1725103.

Планируется патентование ряда конструктивных решений.
 

Изготовитель - Институт аналитического приборостроения РАН.

Срок поставки - 6 месяцев с момента 80% предоплаты.
 

В комплект обязательной поставки входят: Спектрометр Мессбауэра СМ 1101TER и программа математической обработки результатов измерений.