Study of the Elemental Composition of Thin Nanocrystalline Films of CoNi and FeNi Alloys by X-ray Spectral Microanalysis

Abstract

У статті наведено результати дослідження елементного складу нанокристалічних плівок сплавів CoNi та FeNi методом рентгенівського мікроаналізу (рентгенівський мікроаналізатор на базі спектрометра з дисперсією за енергією, що входить до складу растрового електронного мікроскопа РЕМ-103- 01). Плівки сплавів завтовшки 10-200 нм були отримані конденсацією випарених вихідних масивних бінарних сплавів CoNi та FeNi у вакуумі 10-4 Па. Сплави CoNi випаровувалися електронно-променевим способом за допомогою електронної діодної гармати зі швидкістю конденсації 0,5-1,5 нм/с. Чистота вихідних металів Co та Ni становила не менше 99,9 %. Концентрації компонент плівок сплаву CoNi змінювалися в широкому діапазоні. Плівки сплаву FeNi були отримані в результаті випаровування технічного сплаву пермалою 50Н. Характеристичний рентгенівський спектр речовини плівки збуджувався при скануванні електронним пучком ділянки плівки розмірами 300  300 мкм; для товстіших плівок розмір ділянки сканування становив 1  1 мкм. Як еталони при проведенні кількісних вимірювань елементного складу плівок сплавів певної товщини використовувалися тонкі плівки Ni такої ж товщини. Результати рентгенівського мікроаналізу свідчать про високу чистоту плівок. Зіставлення результатів вимірювань рентгенівським мікроаналізом концентрацій вихідних сплавів та отриманих плівок показало їх збіг у межах похибки аналізу

The article presents the results of studying the elemental composition of CoNi and FeNi alloy nanocrystalline films by X-ray spectral microanalysis (X-ray microanalyzer based on an energy-dispersive spectrometer, which is part of the REM-103-01 scanning electron microscope). The alloy films with thicknesses of 10-200 nm were obtained by condensation of evaporated initial massive binary CoNi and FeNi alloys in a vacuum of 10 – 4 Pa. The CoNi alloys were evaporated by an electron beam using an electron diode gun with a condensation rate of 0.5-1.5 nm/s. The purity of the initial Co and Ni metals was at least 99.9 %. The concentrations of the CoNi alloy film components varied over a wide range. The FeNi alloy films were obtained by evaporation of Permalloy 50N technical alloy. The characteristic X-ray spectrum of the film substance was excited by scanning a film section with dimensions of 300  300 m with an electron beam; for thicker films, the scanning section size was 1  1 m. Thin Ni films of the same thickness were used as standards when conducting quantitative measurements of the elemental composition of alloy films of a certain thickness. The results of X-ray microanalysis indicate high purity of the films. Comparison of the results of X-ray microanalysis measurements of the concentrations of the initial alloys and the obtained films showed their coincidence within the limits of the analysis error