Вычитание фона в электронной спектроскопии

Для правильной интерпретации спектров в электронной спектроскопии, проведения качественного и количественного анализа необходимо учитывать фоновую составляющую спектра, обусловленную процессом неупругого рассеяния электронов в твердом теле. Определение энергетической зависимости числа электронов, создающих фон неупругорассеянных электронов в спектре, требует глубокого понимания всех процессов, которые приводят к появлению фоновых электронов. Это представляет достаточно сложную задачу, поэтому на ранних этапах развития количественного анализа в электронной спектроскопии были предложены методы учета фона, в большей или меньшей степени обоснованные физическими механизмами процессов.

Для грубой оценки фоновой составляющей используют линейную зависимость числа неупругорассеянных электронов от их энергии, представляющую прямую линию, проведенную через начальную и конечную точку спектра.

В наиболее часто используемом методе вычитания нелинейного фона, называемом методом Ширли (Shirley), фон в каждой точке связывается с неупругорассеянными электронами, которые, как предполагается, возникают исключительно из-за рассеяния электронов более высоких энергий, и, таким образом, фон оказывается пропорциональным интегральной интенсивности электронов с большей кинетической энергией.

Практический алгоритм использования метода Ширли приведен в [3] (рис. 6). Величина фона B (x) в точке х спектра, состоящего из k расположенных с одинаковым энергетическим интервалом h точек, равна:

(5)

Используя метод трапеций для определения площадей, получим:

(6)

На первом шаге вычислений фон В1(x) вычисляется для площадей P и Q, вычисленных после вычитания постоянной составляющей b (линия В1 на рис. 6). Подстановка полученных результатов для площадей P и Q в уравнение (5) приводит к фону В2, который затем используется для вычисления новых площадей P и Q, приводящих к фону В3. Этот процесс повторяется до тех пор, пока последующие итерации не приводят к существенному изменению фона. Обычно для уменьшения требуемого числа итераций начальная точка выбирается вблизи пика.

На рис. 6 в качестве практического примера вычитания фона по методу Ширли приведены результаты вычислений по этому методу для спектра представленного на рис. 4.

Для оже-электронных спектров, представленных в виде дифференциальных кривых d N /d E, Сикафус (Sickafus) предложил использовать для вычитания фона электронный аналог функции распределения электронов в диапазоне от 10 до 1000 эВ, который включает в себя как область истинно вторичной эмиссии, так и область неупругорассеянных электронов.