The sputtering rate of elements in DC glow discharge, used in atomic emission spectrometry

摘要

Численные значения скорости катодного распыления материалов необходимы для проведения послойного анализа и получения мультиматричных градуировочных зависимостей в методе атомно-эмиссионной спектрометрии с тлеющим разрядом. В работе измерены скорости катодного распыления в тлеющем разряде постоянного тока для 26 элементов. Сопоставление с опубликованными данными показало хорошую согласованность результатов и подтвердило необходимость проведения таких измерений для конкретных условий анализа. Установлено, что значение скорости катодного распыления элементов сложным образом зависит от их физико-химических характеристик. Рассмотрена связь скоростей катодного распыления с различными физико-химическими свойствами элементов: атомным номером, атомной массой, температурами плавления и кипения, энергией сублимации и энергией кристаллической решетки. Показана периодическая зависимость значений скорости распыления элементов от их атомного номера и атомной массы, что подтверждается литературными данными. В соответствии с теорией распыления твердых тел П. Зигмунда и полуэмпирическим уравнением коэффициента распыления установлено, что скорость катодного распыления материала зависит от его энергии сублимации, т.е. определяется в первую очередь значениями его атомного радиуса, температуры плавления и плотности. Найденная взаимосвязь подтверждена статистическими расчетами методами линейной и нелинейной регрессии. Полученная зависимость скорости катодного распыления от физико-химических характеристик металла позволяет прогнозировать значение скорости распыления материала, выявлять ошибочные измерения, оценивать границы применимости метода анализа.