ИСТИНА

В настоящее время самые актуальные разработки и инновации сконцентрированы вокруг материалов с низкой размерностью – это и сложная наноструктурированная керамика, и нанокомпозитные материалы для фотоники, и топологические сверхпроводники для нового поколения квантовых компьютеров. Классическим методом исследования локальной атомной структуры вещества является спектроскопия EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure), которая реализована на станциях синхротронного излучения [1-3]. Для исследования легких элементов и сильно локализованных особенностей вместо рентгеновского возбуждения удобно использовать моноэнергетичный электронный пучек – спектроскопия EXELFS (Extended Electron Energy Loss Fine Structure). В результате электронного удара в спектре наблюдаются края характеристических потерь, за которыми расположены осцилляции периодом 15-20 эВ и протяженностью несколько сотен эВ, которая обусловлены когерентным рассеянием вторичного электрона на локальном окружении возбуждаемого атома [4-6]. Фурье анализ таких спектров дает информацию о том, на каком расстоянии расположены атомы, какого сорта и в каком количестве. Однако, при исследовании многокомпонентных систем, до сих пор существует проблема анализа спектров, в которых происходит наложение сигналов нескольких химических элементов в одном диапазоне энергий. Например в EXELFS спектре диоксида титана (рис. 1) присутствуют L2,3 край возбуждения титана (Еloss=461 эВ), за которым расположены осцилляции, протяженность которых, по данным модельных расчетов, может достигать 400-500 эВ. Фурье анализ этой осциллирующей структуры может дать информацию о параметрах связей Ti-Ti и Ti-O. Однако в этом же диапазоне энергий расположен К край возбуждения кислорода (Еloss=532 эВ), за которым так же есть осцилляции содержащие информацию о связях O-Ti и О-О. В результате экспериментальный спектр представляет собой суперпозицию возбуждений атомов титана и кислорода (рис. 1). Существующие на данный момент пакеты программ (Feffit, Viper, и др.) для анализа как EXAFS, так и EXELFS спектров не предназначены для анализа таких перекрывающихся структур. Решение данной проблемы было рассмотрено ранее для спектров полученных в геометрии отражения вторичного электрона от поверхности образца [7]. В настоящей работе предложен алгоритм позволяющий анализировать спектры перекрывающихся диапазонов EXELFS спектров полученных в геометрии эксперимента на просвет. Такие спектры получают на просвечивающих электронных микроскопах. Апробация метода была проведена на EXELFS спектре диоксида титана TiO2 со структурой рутила (рис. 1.). Метод основан на моделировании сигналов титана и кислорода и учета их в экспериментальных данных. Полученные результаты параметров химических связей Ti-Ti, Ti-O, О-О (парциальные координационные числа, длины химической связи и параметры их дисперсии) показали хорошее соответствие с известными кристаллографическими параметрами.