新千克的表面

用新仪器分析硅球表面

主要适用领域：

• 物理学基础研究

• 材料研究

• 无损分析

为了不依赖保存于巴黎的千克国际原器，质量的国际单位——千克就必须重新定义。德国联邦物理技术研究院(PTB)已经利用Avogadro项目确定了单晶硅球中硅原子的数量，因而，现在要做的就是必须确保表面特性的测量要尽可能准确。为此，PTB研制了一种超高真空(UHV)仪器，结合了X射线荧光光谱和光电子能谱。

表面效应，例如氧化层和污染层的形成，都会对所用硅球的质量和体积有明显的影响(表面层的质量总共有大约100微克)。

通过结合X射线荧光光谱和光电子能谱，仅需一台仪器就可以确定球体表面的化学成分和质量沉积。这样，PTB就能以最高的精度表征表面。

这套装置的核心部分是其样品操纵器，它与球体只会产生最小的接触(三点接触)，并可以在球体表面上的任何点进行测量。该仪器配有单色Al X射线源。通过硅氧化物参考样品，可以确定氧气质量沉积量，从而确定球体整个表面上的氧化硅层厚度，并且测量不确定度极小。此外，还可以确定生产过程中或处理球体时可能发生的污染。