NEXAFS 實驗技術說明

近緣X光吸收細微結構光譜的量測裝置如圖3-9，光源為同步輻射 光，光源經過光柵分光之後通過銅網（Cu mesh），銅網的穿透率

（transmission）約在85 %，產生光電流（I0_Cu）；光源穿越銅網之後 就直接照射在樣品上，在樣品上產生樣品光電流(Is)。以上兩種電流 訊號分別由兩台型號相同的微電流計（Keithley 6512）量測並且使用 IEEE 488互相連接。其中一台當作控制並且以IEEE 488 bus連接電 腦，之後經過電腦程式直接讀取電流值。這些數據經過處理之後可以 得到總電子產率（total electron yield，簡稱TEY）的光譜圖。這樣的 實驗只能獲得總電子產率的光譜圖。若是要獲得部分電子產率（partial electron yield，簡稱PEY）的光譜圖則要另外量測方式。

圖 3-9 NEXAFS 實驗裝置示意圖。

Electron yield detect

部分電子產率的光譜圖量測方式如下：光源經過光柵分光之後通 過銅網（Cu mesh），產生光電流（I_{0_Cu}）；光照射於樣品表面上所產 生的光電流（Is），以及一電子產率偵測器（構造如圖3-10）接收到的 電子訊號；以上三種資訊皆將其轉換成TTL訊號，再傳輸到計數器

（counter）由電腦讀取（如圖3-11的訊號接線圖所示），因此光譜中Y 軸的單位皆為counts。這些資訊再經處理之後，可同時獲得總電子產 率(total electron yield，簡稱TEY)以及部份電子產率(partial electron yield，簡稱PEY)的光譜圖。

圖3-10 電子產率偵測器構造示意圖與部分拆解照片。

F B

F B

以下為電子產率偵測器構造與各部份工作方式 4為兩片微通道面板（Micro-Channel Plate，MCP）相疊，外部與分 別接上圖3-10 的 F、B 極。每片 MCP 有效收集區域的直徑為 40 mm，

厚度為0.6 mm，每平方公分約有 2 × 10⁵個微通道，微通道直徑為10 µm，以 12 度的斜角排列。實驗時，以一台高壓電源供應器於 MCP 的前端與後端加上一高電壓，使電子受高電壓影響加速通過 MCP 同 時放大電子訊號。MCP 中微通道的作用相當於電子倍增管（electron multiplier），當一電子進入微通道中並且撞擊到管壁時，因管壁上塗

放大訊號後，經過 discrimination 做訊號處理，最後轉成 TTL 脈衝信 號，再將TTL 訊號傳輸至計數器（counter）再由電腦程式讀出數值。

訊號累積時間（dwell time）越長，訊號訊噪比（S/N ratio）可以提升；

然而，掃描時間也將隨之增長，在掃描過程中儲存環電流亦隨著時間 的衰減與變動，而這變動將會影響到光譜；另外，樣品長時間暴露在 高強度的同步輻射光下，極有可能會對樣品造成輻射傷害（radiation damage）。例如在這次實驗中自組裝薄膜會有相當大的輻射傷害產 生。因此，訊號累計時間的取捨，必須視情況而定。而同一樣品的角 解析光譜，須在同一訊號累積時間下討論，可以藉由簡單的數學運算 將相關的變數抵消。

圖 3-11 NEXAFS 訊號接線流程圖。