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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(wú)損分析

為了不依賴保存于巴黎的千克國(guó)際原器，質(zhì)量的國(guó)際單位——千克就必須重新定義。德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)已經(jīng)利用Avogadro項(xiàng)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(cè)量要盡可能準(zhǔn)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(huì)對(duì)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(guò)結(jié)合X射線熒光光譜和光電子能譜，僅需一臺(tái)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(huì)產(chǎn)生最小的接觸(三點(diǎn)接觸)，并可以在球體表面上的任何點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。該儀器配有單色Al X射線源。通過(guò)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(gè)表面上的氧化硅層厚度，并且測(cè)量不確定度極小。此外，還可以確定生產(chǎn)過(guò)程中或處理球體時(shí)可能發(fā)生的污染。