M I T O C W | U s e s o f P h o t o n a n d I o n N u c l e a r I n t e r a c t i o n s — C h a r a c t e r i z a t i o n T e c h n i q u e s
T h e f o l l o w i n g c o n t e n t i s p r o v i d e d u n d e r a C r e a t i v e C o m m o n s l i c e n s e . Y o u r s u p p o r t w i l l h e l p M I T O p e n C o u r s e W a r e c o n t i n u e t o o f f e r h i g h q u a l i t y e d u c a t i o n a l r e s o u r c e s f o r f r e e . T o m a k e a d o n a t i o n o r t o v i e w a d d i t i o n a l m a t e r i a l s f r o m h u n d r e d s o f M I T c o u r s e s , v i s i t M I T O p e n C o u r s e W a r e a t o c w . m i t . e d u .
M I C H A E L S H O R T : A n y w a y , t o d a y i s g o i n g t o b e a l o t l i g h t e r t h a n t h e p a s t f e w d a y s , w h i c h h a v e b e e n h e a v y o n t h e o r y a n d n e w s t u f f . A n d I w a n t t o f o c u s t o d a y o n w h a t c a n y o u d o w i t h t h e p h o t o n a n d i o n i n t e r a c t i o n s w i t h m a t t e r . S o w e ' r e g o i n g t o g o t h r o u g h a w h o l e b u n c h o f d i f f e r e n t a n a l y t i c a l a n d m a t e r i a l s c h a r a c t e r i z a t i o n t e c h n i q u e s t h a t u s e t h e s t u f f t h a t w e ' v e b e e n l e a r n i n g a n d s e e w h a t y o u c a n a c t u a l l y d o . A n d I ' l l b e d r a w i n g f r o m e x a m p l e s f r o m t h e o p e n l i t e r a t u r e , f r o m t e x t b o o k s , a n d f r o m m y o w n w o r k . S o s t u f f I w a s d o i n g h e r e o n m y P h D t h e s i s i s a c t u a l l y a d i r e c t r e s u l t o f w h a t d o w e d o h e r e i n 2 2 . 0 1 .
S o a q u i c k r e v i e w j u s t t o g e t i t a l l o n t h e b o a r d o f w h a t w e ' v e b e e n l o o k i n g a t . S o I d o n ' t h i t a n y o n e o n t h e w a y i n . W e t a l k e d a b o u t d i f f e r e n t p h o t o n i n t e r a c t i o n s , w h i c h i n c l u d e t h e p h o t o e l e c t r i c e f f e c t . L e t ' s s a y t h i s w i l l b e t h e e n e r g y o f t h e s c a t t e r e d w h a t e v e r , a n d t h i s w i l l b e i t s c r o s s s e c t i o n . W e t a l k e d a b o u t C o m p t o n s c a t t e r i n g . W e t a l k e d a b o u t p a i r p r o d u c t i o n .
F o r t h e p h o t o e l e c t r i c e f f e c t , t h e e n e r g y o f t h e p h o t o e l e c t r o n c o m e s o f f l i k e t h e e n e r g y o f t h e g a m m a r a y m i n u s s o m e v e r y s m a l l d i f f e r e n c e , t h e b i n d i n g e n e r g y o f t h e e l e c t r o n . L e t ' s j u s t c a l l i t E b . A n d t h i s e f f e c t s t a r t s w h e n y o u h i t w h a t ' s c a l l e d t h e w o r k f u n c t i o n .
I ' m j u s t g o i n g t o p u t t h i s a l l u p t h e r e , s o w h e n w e e x p l a i n t h e a n a l y t i c a l t e c h n i q u e s , w e c a n p o i n t t o d i f f e r e n t b i t s o f t h i s a n d e x p l a i n w h y w e u s e t h e s e d i f f e r e n t t h i n g s . T h e c r o s s - s e c t i o n , I m a d e s u r e t o k e e p t h i s h a n d y , s o I d o n ' t w a n t t o l o s e i t . S t r o n g l y p r o p o r t i o n a l w i t h z . S o t h e c r o s s - s e c t i o n c o m e s o u t o f a n o t h e r l i n e .
W h a t w a s i t p r o p o r t i o n a l t o ? O h y e a h , t h i s i s n u t s . I t ' s l i k e z t o t h e f i f t h o v e r e n e r g y t o t h e 7 / 2 , w h i c h s a y s t h a t f o r h i g h e r z m a t e r i a l s , t h e p h o t o e l e c t r o n y i e l d i s m u c h , m u c h s t r o n g e r , a n d i t ' s w a y m o r e l i k e l y t h a t w a y l o w e r e n e r g y . S o y o u c a n i m a g i n e i f y o u w a n t e d t o u s e t h i s i n a n a n a l y t i c a l t e c h n i q u e , a n d y o u w a n t t o s t u d y w h i c h p h o t o e l e c t r o n s c o m e f r o m w h i c h e l e m e n t s , y o u m i g h t t h i n k t o u s e a l o w e n e r g y p h o t o n t o e x c i t e t h e m , n o t a h i g h e n e r g y p h o t o n , b e c a u s e l i k e w e h a d d o n e a c o u p l e o f t i m e s b e f o r e , i f w e d r a w o u r e n e r g y v e r s u s m a j o r c r o s s - s e c t i o n r a n g e , w e h a d a g r a p h t h a t l o o k s s o m e t h i n g l i k e t h i s , w h e r e t h i s w a s t h e p h o t o e l e c t r i c e f f e c t .
T h i s w a s C o m p t o n s c a t t e r i n g . T h i s i s p a i r p r o d u c t i o n .
A n d s o b y k n o w i n g w h a t e n e r g y - - o h , I ' m s o r r y . T h a t ' s s u p p o s e d t o b e z . A n d t h i s w o u l d g i v e y o u t h e d o m i n a n t p r o c e s s t h a t e a c h t h e c o m b i n a t i o n o f e n e r g y a n d z . S o i f y o u k n o w w h a t e n e r g y p h o t o n s y o u ' v e g o t a n d w h a t y o u ' r e l o o k i n g f o r , w e l l , t h e r e y o u g o . L e t ' s s e e . W h a t w a s t h e e n e r g y o f t h e C o m p t o n e l e c t r o n ? R e m e m b e r t h e w a v e l e n g t h f o r m u l a .
I t w a s l i k e a l p h a 1 m i n u s c o s i n e t h e t a o v e r - - l e t ' s s e e . A n o t h e r 1 m i n u s c o s i n e t h e t a . I n c a m e t h e g a m m a r a y e n e r g y . W h a t w a s t h e p a r t t h a t c a m e b e f o r e h a n d ? T h a t ' s w h y I h a v e t h i s h e r e b e c a u s e I d o n ' t w a n t t o w r i t e a n y t h i n g w r o n g . I t ' s g o o d t o h a v e i t a l l u p t h e r e a t o n c e . 1 . Y e a h .
T h a t ' s a l l I w a s m i s s i n g . C o o l . A n d t h e c r o s s - s e c t i o n f o r C o m p t o n s c a t t e r i n g s c a l e d s o m e t h i n g l i k e z o v e r e n e r g y , s o m e t h i n g p r e t t y s i m p l e , n o t n e a r l y a s s t r o n g a s p a i r p r o d u c t i o n o r p h o t o e l e c t r i c e f f e c t , s o y o u c a n t h i n k C o m p t o n s c a t t e r i n g h a p p e n s m u c h m o r e d o m i n a n t l y a t l o w z o r t h e o t h e r t w o d o n ' t r e a l l y h a p p e n t h a t m u c h a t l o w z , w h i c h e v e r w a y y o u w a n t t o t h i n k o f i t .
A n d f o r p a i r p r o d u c t i o n , y o u g e t a w h o l e m e s s o f s t u f f . Y o u g e t p o s i t r o n s c o m i n g o u t . Y o u g e t a b u n c h o f 5 1 1 k e V g a m m a r a y s a n d a l l s o r t s o f o t h e r t h i n g s y o u c a n d e t e c t . A n d t h e c r o s s - s e c t i o n , t h i s o n e ' s g o t t h e f u n n y s c a l i n g t e r m . T h i s o n e , y e a h . I t ' s l i k e z s q u a r e d l o g . E n e r g y o v e r m e c s q u a r e d , s o s o m e z s q u a r e d k i n d o f d e p e n d e n c e . S o l e t ' s k e e p t h o s e u p f o r n o w .
L e t ' s g e t t h e e l e c t r o n o n e s i n .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ] m e z s q u a r e d ?
M I C H A E L S H O R T : W a s i t z s q u a r e d ? L e t m e c h e c k . N o , t h a t ' s a c .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : Y e a h . Y e a h , j u s t m a k e s u r e t h a t ' s c l e a r l y a c s q u a r e d . S o n o w l e t ' s c a l l i t c h a r g e d p a r t i c l e , o r j u s t m o r e g e n e r a l l y i o n e l e c t r o n i n t e r a c t i o n s . S i n c e t h e s e a r e m o r e f r e s h i n o u r h e a d , w h a t a r e t h e t h r e e w a y s i n w h i c h c h a r g e d p a r t i c l e s c a n i n t e r a c t w i t h m a t t e r t h a t w e t a l k e d a b o u t ? J u s t r a t t l e o f f a n y o n e o f t h e m .
A U D I E N C E : B r e m s s t r a h l u n g ?
M I C H A E L S H O R T : Y e a h , B r e m s s t r a h l u n g o r r a d i a t i v e . W h a t e l s e ?
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : I s w h a t ?
A U D I E N C E : I o n i z a t i o n .
M I C H A E L S H O R T : I o n i z a t i o n . W h i c h w e ' l l c a l l i n e l a s t i c c o l l i s i o n s . A n d ?
A U D I E N C E : R u t h e r f o r d s c a t t e r i n g .
M I C H A E L S H O R T : Y e p , R u t h e r f o r d s c a t t e r i n g . W h i c h a r e k i n d o f e l a s t i c o r h a r d s p h e r e c o l l i s i o n s . A n d i f w e h a d t o m a k e k i n d o f a t a b l e o f w h e n d o w e c a r e a b o u t w h i c h e f f e c t , l e t ' s s a y t h i s w a s a n i o n o r e l e c t r o n , s c a t t e r i n g o f f o f e i t h e r e l e c t r o n s o r n u c l e i , i n e i t h e r e l a s t i c o r i n e l a s t i c w a y s .
F i r s t o f a l l , w h e n d o w e a c t u a l l y c a r e a b o u t e l a s t i c s c a t t e r i n g o f f o f e l e c t r o n s , w h i c h w o u l d b e h a r d s p h e r e c o l l i s i o n s o f f o f e l e c t r o n s ? T o h e l p g e t y o u g o i n g , i n a n e l a s t i c c o l l i s i o n , t h e m a x i m u m e n e r g y t r a n s f e r c a n b e t h i s f o r m u l a g a m m a t i m e s t h e i n c o m i n g e n e r g y , w h e r e g a m m a i s 4 t i m e s t h e i n c o m i n g m a s s t i m e s t h e m a s s o f w h a t e v e r y o u ' r e h i t t i n g o v e r n p l u s b i g m s q u a r e d .
L e t ' s s a y i f o n e o f t h e s e m a s s e s w a s m a s s o f a n e l e c t r o n . W h a t i s g a m m a a p p r o x i m a t e l y e q u a l f o r m o s t c a s e s ? W e l l , l e t ' s s a y t h i s w a s l i k e e l e c t r o n s s c a t t e r i n g o f f o f p r o t o n s o r v i c e v e r s a . H o w m u c h e n e r g y c o u l d a n e l e c t r o n t r a n s f e r t o a p r o t o n i n a n e l a s t i c c o l l i s i o n ? B a s i c a l l y z e r o .
T h e o n l y t i m e w h i c h t h i s a c t u a l l y m a t t e r s i s i f i t ' s a n e l e c t r o n h i t t i n g a n o t h e r e l e c t r o n , i n w h i c h c a s e y o u c a n h a v e p r e t t y s i g n i f i c a n t e n e r g y t r a n s f e r . S o I ' d s a y f o r e l a s t i c c o l l i s i o n s o f f o f e l e c t r o n s , y o u o n l y c a r e a b o u t t h o s e f o r o t h e r e l e c t r o n s . A n d I ' m g o i n g t o p u t i n l o w e n e r g y e l e c t r o n s .
W h y d o w e o n l y c a r e a b o u t t h e m f o r l o w e n e r g y e l e c t r o n s ? O r i n o t h e r w o r d s , w h a t a r e t h e o t h e r m e t h o d s o f s t o p p i n g p o w e r o r i n t e r a c t i o n - - y e a h , C h r i s .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : E x a c t l y . Y e p . W e a l r e a d y s a w t h a t B r e m s s t r a h l u n g t h e r a d i a t e d p o w e r s c a l e s w i t h s o m e t h i n g l i k e z s q u a r e d o v e r m s q u a r e d . S o w i t h a r e a l l y s m a l l m a s s a n d a r e a l l y h i g h z a n d a l s o a h i g h e r e n e r g y , y o u e n d u p r a d i a t i n g m o s t o f t h a t p o w e r a w a y a s B r e m s s t r a h l u n g . A n d t h e r e ' s n o t m u c h o f a c h a n c e o f e l a s t i c c o l l i s i o n .
S o w e o n l y c a r e a b o u t l o w e n e r g y e l e c t r o n s w h e n i t c o m e s t o e l a s t i c c o l l i s i o n s w i t h e l e c t r o n s . F o r i n e l a s t i c c o l l i s i o n s w i t h e l e c t r o n s , w e l l , t h a t ' s t h e h o l l o w c y l i n d e r d e r i v a t i o n t h a t w e h a d d o n e f r o m b e f o r e w h e r e y o u h a v e s o m e p a r t i c l e w i t h a m a s s m a n d a c h a r g e l i t t l e z e , g e t t i n g s l i g h t l y d e f l e c t e d b y f e e l i n g t h e p u l l - - d e p e n d i n g o n w h a t c h a r g e i t i s , i t c o u l d b e t o w a r d s o r a w a y - - o f t h a t e l e c t r o n a w a y f r o m s o m e i m p a c t p a r a m e t e r B .
S o w e c a r e a b o u t t h i s p r e t t y m u c h a l l t h e t i m e . E l e c t r o n s a n d i o n s o r s t r i p p e d b a r e n u c l e i a c t u a l l y m a t t e r i n t h i s c a s e . F o r e l a s t i c c o l l i s i o n s o f f o f n u c l e i , t h i s i s w h a t R u t h e r f o r d s c a t t e r i n g i s . I t ' s a s i m p l e h a r d s i m p l e h a r d s p h e r e c o l l i s i o n s , s o t h i s m a t t e r s p r e t t y m u c h a l l t h e t i m e .
W h a t a b o u t i n e l a s t i c c o l l i s i o n s w i t h n u c l e i ? W h a t d o e s a n i n e l a s t i c c o l l i s i o n a c t u a l l y m e a n w i t h a n u c l e u s ?
S o f u s i o n c o u l d b e o n e o f t h e m , b u t l e t ' s g o m o r e g e n e r a l l y . W e h a v e s o m e n u c l e a r r e a c t i o n , w h e r e i t ' s t h e o l d t h i n g t h a t I k e e p d r a w i n g a l l t h e t i m e o f s o m e l i t t l e n u c l e u s s t r i k i n g a l a r g e n u c l e u s . I n a n i n e l a s t i c c o l l i s i o n , t h i s i s t h e c a s e w e h a v e n ' t c o n s i d e r e d y e t , b u t I w a n t t o s h o w y o u w h a t a c t u a l l y h a p p e n s .
I n a n i n e l a s t i c c o l l i s i o n , t h e s e t w o n u c l e i j o i n t o g e t h e r t o f o r m w h a t ' s c a l l e d a c o m p o u n d n u c l e u s o r C N , a t w h i c h p o i n t i t b r e a k s a p a r t i n s o m e o t h e r w a y . S o t h e r e m i g h t b e s o m e d i f f e r e n t s m a l l p a r t i c l e a n d s o m e d i f f e r e n t l a r g e p a r t i c l e c o m i n g o f f . B u t i n a n i n e l a s t i c c o l l i s i o n , i t ' s a l m o s t l i k e t h e i n c o m i n g p a r t i c l e i s a b s o r b e d a n d s o m e t h i n g e l s e i s r e a d m i t t e d . I t c o u l d b e t h a t s a m e p a r t i c l e a t a d i f f e r e n t e n e r g y , a n d i t c o u l d b e a d i f f e r e n t e n e r g y a l t o g e t h e r .
S o y e a h , I ' d s a y f u s i o n i s a n e x a m p l e . I t ' s k i c k e d o f f b y a n i n e l a s t i c c o l l i s i o n , b e c a u s e y o u ' v e g o t t o h a v e s o m e s o r t o f a b s o r p t i o n e v e n t o f t h e s m a l l n u c l e u s b y t h e b i g n u c l e u s . A n d t h e n , m a y b e i f i t f u s e s a n d j u s t s t a y s t h a t w a y , i t r e l e a s e s a t o n o f i t s b i n d i n g e n e r g y , w e l l , t h a t ' s p r e t t y c o o l . S o t h e s e a c t u a l l y d o m a t t e r , b u t n o t f o r a l l e n e r g i e s i n a l l c a s e s . S o l e t ' s g o b a c k t o t h e J a n i s d a t a b a s e o f c r o s s - s e c t i o n s t o s e e w h e n i n e l a s t i c s c a t t e r i n g a c t u a l l y m a t t e r s .
B r i n g u s b a c k t o n o r m a l s i z e . A n d w e ' l l l o o k a t s o m e o f t h e c r o s s - s e c t i o n s t o s e e w h e n d o w e a c t u a l l y c a r e a b o u t i n e l a s t i c s c a t t e r i n g ? S o w e h a v e n ' t s e l e c t e d a d a t a b a s e y e t . L e t ' s s a y w e ' r e f i r i n g p r o t o n s a t t h i n g s . A n d p i c k a d a t a b a s e t h a t a c t u a l l y h a s s o m e e l e m e n t s l i s t e d . N o t a l o t . B u t i r o n , t h a t w o r k s .
S o w e c a n l o o k a t t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e e l a s t i c s c a t t e r i n g c r o s s - s e c t i o n a n d t h e a n y t h i n g c r o s s - s e c t i o n . S o t h e r e d c u r v e h e r e - - c a n I m a k e i t t h i c k e r e a s i l y ? P r o b a b l y . Y e a h , I c a n m a k e
i t t h i c k e r p r e t t y e a s i l y . E a s i e r t o s e e . P l o t s . W a i t .
T h a t ' s n o t w h a t I w a n t e d . I ' m n o t g o i n g t o m e s s a r o u n d w i t h t h i s a n y m o r e . D o y o u g u y s s e e t h e t w o l i n e s ? O K , s o t h i s i s t h e e l a s t i c s c a t t e r i n g c r o s s - s e c t i o n . K i n d o f f u n n y t o s e e i t n e g a t i v e . B u t t h e n t h e r e ' s t h e a n y t h i n g c r o s s - s e c t i o n w h i c h p i c k s u p a t a r o u n d 3 M e V o r s o . A n d i t u s u a l l y t a k e s s o m e w h e r e b e t w e e n 1 a n d 1 0 M e V f o r i n e l a s t i c s c a t t e r i n g t o q u o t e u n q u o t e t u r n o n , a n d t h a t ' s b e c a u s e y o u h a v e t o b e a b l e t o e x c i t e t h e n u c l e u s t o s o m e n e x t e n e r g y l e v e l . S o s e n d i n g i n a p r o t o n a t l i k e 0 . 0 1 M e V i s n o t g o i n g t o e x c i t e a n y o f t h e i n t e r n a l p a r t i c l e s t o a h i g h e r e n e r g y l e v e l .
S o i f y o u w a n t t o s e e s o m e p r e t t y i n t e r e s t i n g c a s e s , l e t ' s g o t o i n c i d e n t n e u t r o n d a t a w h e r e w e h a v e a t o n o f t h i s d a t a . A n d I ' l l s h o w y o u s o m e e x a m p l e s . W e ' v e g o t l o t s m o r e d a t a f o r n e u t r o n s . S o n o w w e c a n l o o k a t s o m e o f t h e s e c r o s s - s e c t i o n s . L i k e t h i s z n p r i m e . L e t ' s t a k e a l o o k a t w h a t t h a t l o o k s l i k e . T h a t m e a n s a n e u t r o n c o m e s i n . D i f f e r e n t n e u t r o n c o m e s o u t .
N o t i c e t h a t t h e s c a l e o n l y s t a r t s a t 8 6 2 k e V . S o l e t ' s m a k e i t s o m e t h i n g e l s e . O h m y . L o o k a t t h a t . N o t h i n g g o i n g o n u n t i l y o u r e a c h a l m o s t 1 M e V , w h i c h m e a n s , h e y , i n e l a s t i c s c a t t e r i n g d o e s n ' t r e a l l y t u r n o n u n t i l t h a t . S o I w o u l d s a y t h a t t h i s c a n m a t t e r , b u t f o r h i g h e r e n e r g y c o l l i s i o n s .
S o y e a h , i t m a t t e r s p r e t t y m u c h a l l t h e t i m e . B u t h i g h e r e n e r g y c o l l i s i o n s . A n d t h e r e ' s a c t u a l l y - - y e a h .
A U D I E N C E : W h a t d o e s i t s a y i n t h e t o p l e f t b o x ?
M I C H A E L S H O R T : O n l y f o r l o w e n e r g y e l e c t r o n s . T h a t ' s t h e s o r t o f c o m p o u n d r e a s o n t h a t I a n d C h r i s s a i d , o n e , i s t h a t y o u c a n ' t t r a n s f e r m u c h m a s s i n a n e l a s t i c c o l l i s i o n , o r I ' m s o r r y , m u c h e n e r g y i n a n e l a s t i c c o l l i s i o n u n l e s s t h e m a s s e s a r e c l o s e e n o u g h t o e a c h o t h e r . A n d t w o , a t h i g h e r e n e r g i e s , t h e e l e c t r o n r a d i a t e s B r e m s s t r a h l u n g m u c h , m u c h , m u c h f a s t e r . A s w e s a w a t a r o u n d 1 0 M e V , B r e m s s t r a h l u n g a n d i n e l a s t i c s c a t t e r i n g g i v e a b o u t e q u a l c o n t r i b u t i o n s t o t h e s t o p p i n g p o w e r f o r h i g h z m a t e r i a l s l i k e l e a d .
S o o n c e y o u ' r e d o w n a n d l e t ' s s a y l i k e t h e k e V r a n g e , y e a h , e l e c t r o n e l a s t i c c o l l i s i o n s m i g h t m a t t e r . S o w e t a l k e d a b o u t t h o s e t h r e e . N o w I t h i n k w e c a n l a u n c h i n t o t h e a n a l y t i c a l t e c h n i q u e . S o f o r t h e r e s t o f t h e l e c t u r e t o d a y , i t ' s a l l g o i n g t o b e w h a t c a n y o u d o w i t h t h e s t u f f t h a t w e ' v e b e e n l e a r n i n g s i n c e t h e f i r s t e x a m . I k n o w i t h a s n ' t b e e n l o n g s i n c e , b u t w e ' v e a c t u a l l y l e a r n e d a t o n . A n d I w a n t t o s h o w y o u w h a t ' s a c t u a l l y p o s s i b l e .
A n d t h i s i s n o t g o i n g t o b e w i t h s l i d e s . I t ' s a l l l i v e f r o m w e b s i t e s t h a t I ' d l o v e f o r y o u g u y s t o b e a b l e t o f o l l o w a l o n g w i t h o r c h e c k o u t a t h o m e . S o I ' m g o i n g t o s h o w y o u a n a w e s o m e r e s o u r c e t h r o u g h t h e M I T l i b r a r i e s a n d h o w t o g e t t h e r e . I f y o u g o t o v e r a . m i t . e d u , t h e r e ' s a g r e a t t o o l c a l l e d t h e A S M H a n d b o o k . Y o u c a n s e e I ' v e b e e n t h e r e b e f o r e .
T h e r e ' s t h e A S M h a n d b o o k s o n l i n e , a n d t h i s i s k i n d o f t h a t ' s e v e r y t h i n g t o k n o w a b o u t m a t e r i a l s c i e n c e , m e t a l l u r g y , a n d a n a l y t i c a l t e c h n i q u e s , a b s o l u t e l y e v e r y t h i n g f r o m c o r r o s i o n t o f r a c t o g r a p h y , t o c h a r a c t e r i z a t i o n , t o s t r u c t u r e o f m a t e r i a l s t o w h e r e y o u c a n f i n d e v e r y s i n g l e a l l o y , t o b i n a r y p h a s e d i a g r a m s o f h o w t h i n g s m i x , a n d w e ' r e g o i n g t o h e a d t o o n e o f t h e s e h a n d b o o k s .
N u m b e r n i n e o r 1 0 , m a t e r i a l s c h a r a c t e r i z a t i o n , b e c a u s e w i t h t h e s t u f f t h a t ' s o n t h i s b o a r d , y o u c a n u n d e r s t a n d h o w m o s t m a t e r i a l s c h a r a c t e r i z a t i o n t e c h n i q u e s w o r k . A n d I w a n t t o s h o w y o u a f e w o f t h e m . O n e o f w h i c h - - n o , t w o o f w h i c h , w e ' r e g o i n g t o d e m o o u t n e x t F r i d a y ' s r e c i t a t i o n .
S o I t h i n k I t o l d y o u g u y s i n t h e s y l l a b u s a n d p r o b a b l y i n p e r s o n t h a t w e ' r e g o i n g t o t r y o u t s o m e s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y a n d s o m e e n e r g y d i s p e r s i v e X - r a y o r E D C a n a l y s i s . S o w i t h t h e X - r a y t r a n s i t i o n s t u f f y o u ' v e l e a r n e d , y o u a c t u a l l y k n o w h o w t o e l e m e n t a l l y a n a l y z e d i f f e r e n t m a t e r i a l s . A n d w i t h s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e , y o u c a n g e t s o m e i d e a a b o u t h o w e l e c t r o n s c a n m a k e i m a g e s m u c h b e t t e r t h a n o p t i c a l i m a g e s .
S o l e t ' s h e a d t o e l e c t r o n o p t i c a l m e t h o d s , s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y , a n d s h o w y o u w h a t o n e o f t h e s e t h i n g s a c t u a l l y l o o k s l i k e . L e t ' s t a k e a l o o k a t a n S E M , o r s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e . S o u p a t t h e t o p , t h e r e i s a d e v i c e c a l l e d t h e e l e c t r o n g u n . F o r n o w , j u s t i m a g i n e i t ' s a s o u r c e o f e l e c t r o n s , b u t i n a f e w m i n u t e s , w e ' l l a c t u a l l y e x p l a i n h o w i t w o r k s u s i n g t h e p r i n c i p l e o f t h e r m i o n i c e m i s s i o n , w h i c h w e t a l k e d a b o u t l a s t F r i d a y .
Y o u ' v e g o t s o m e e l e c t r o n i c l e n s e s , s o m e f o c u s i n g c o i l s , t h a t c a u s e d t h i s b e a m t o g e t f o c u s e d f u r t h e r a n d f u r t h e r . S o l e t ' s s a y y o u h a d t h i s e l e c t r o n f i l a m e n t g i v i n g o f f e l e c t r o n s i n a l l d i r e c t i o n s . W h e n y o u s e e b o x e s w i t h x ' s l i k e t h i s o n a n e l e c t r o n o p t i c s d i a g r a m , i t u s u a l l y m e a n s t h i s i s l i k e a f o c u s i n g c o i l o f s o m e s o r t .
S o t h a t w i l l c a u s e t h e e l e c t r o n s t o g e t b e n t a n d f o c u s e d . T h e r e ' l l b e a n o t h e r s e t o f c o i l s t h a t f o c u s e s t h e m f u r t h e r a n d s o m e s c a n n i n g c o i l s t h a t a c t u a l l y r a s t e r o r x y s c a n t h i s b e a m a c r o s s t h e s u r f a c e o f a m a t e r i a l . A n d s o i n t h i s w a y , w h a t y o u ' r e a c t u a l l y d o i n g i s p u t t i n g t h e e l e c t r o n
b e a m a t o n e p a r t o f y o u r m a t e r i a l a n d t h e n w i t h a n o t h e r d e t e c t o r , l e t ' s c a l l i t a s e c o n d a r y e l e c t r o n d e t e c t o r .
L o o k i n g a t t h e e l e c t r o n s p r o d u c e d f r o m c o l l i s i o n s w i t h t h o s e o t h e r e l e c t r o n s t h a t t h e n g e t d e t e c t e d h e r e , a n d t h e n u m b e r o f e l e c t r o n s p r o d u c e d a t a p o i n t g i v e s y o u t h e b r i g h t n e s s o f t h e i m a g e . T h a t ' s k i n d o f a s s i m p l e a s i t i s d e s p i t e h o w c o m p l i c a t e d t h i s d i a g r a m l o o k s .
T h e r e ' s a n e l e c t r o n s o u r c e . T h e r e ' s c o i l s t h a t s c a n i t b a c k a n d f o r t h . L i k e h a s a n y o n e e v e r s e e n t h e o l d c a t h o d e r a y t u b e , C R T t e l e v i s i o n s ?
T h e r e ' s g o i n g t o c o m e a d a y w h e n t h a t a n s w e r i s n o . A n d I ' m k i n d o f w o r r i e d f o r t h a t , b e c a u s e t h a t ' s t h e d a y I ' l l o f f i c i a l l y b e c o m e o l d . B u t f o r n o w , e v e r y o n e ' s s e e n a C R T , a n d t h e w a y t h a t a c t u a l l y w o r k s i s t h e r e ' s a n e l e c t r o n g u n t h a t f i r e s a n d s c a n s l e f t t o r i g h t a n d u p t o d o w n o u r r a s t e r s a n d p r o d u c e s t h a t e l e c t r o n i m a g e .
I n a n S E M , y o u u s e a n e l e c t r o n g u n , k i n d o f s i m i l a r , a n d t h e n c o l l e c t t h e e l e c t r o n s g e n e r a t e d i n t h e s p e c i m e n , w h a t ' s c a l l e d s e c o n d a r y e l e c t r o n s . A n d t h e n u m b e r t h a t y o u s e e g i v e s y o u t h e b r i g h t n e s s o f t h e i m a g e . T h e c o o l t h i n g i s t h i s a c t u a l l y a l l o w s y o u t o l o o k a t b o t h s e c o n d a r y e l e c t r o n c o n t r a s t a n d t o p o l o g y o f a s a m p l e .
S o l e t ' s s a y t h i s w a s y o u r s e c o n d a r y e l e c t r o n d e t e c t o r . A n d y o u h a d a n e l e c t r o n b e a m s c a n n i n g a c r o s s y o u r s a m p l e t o s o m e o f t h o s e p e a k s a n d v a l l e y s . A n d I ' l l p r o b a b l y d r a w o n e r i g h t h e r e f o r a g o o d r e a s o n . L e t ' s s a y t h e e l e c t r o n s h i t r i g h t h e r e , a n d y o u s e n d o u t a w a v e o f s e c o n d a r y e l e c t r o n s .
T h e m a t e r i a l p a r t l y d e t e r m i n e s h o w m a n y e l e c t r o n s c o m e o f f , b u t a l s o , s o d o e s t h e g e o m e t r y . T h e r e w i l l u s u a l l y b e a l i t t l e c a g e w i t h s o m e s o r t o f a p o s i t i v e v o l t a g e o n i t t o a t t r a c t t h o s e s e c o n d a r y e l e c t r o n s . A n d s o m e o f t h e m w i l l c u r v e i n t o t h e d e t e c t o r a n d b e c o m e p a r t o f y o u r s i g n a l , b u t s o m e o f t h e m w o n ' t .
M e a n w h i l e , i f y o u h a v e t h i s b e a m r i g h t h e r e p r o d u c i n g s e c o n d a r y e l e c t r o n s , p r e t t y m u c h a l l o f t h e m g o s l a m m i n g i n t o y o u r d e t e c t o r . A n d t h a t ' s w h a t a c t u a l l y a l l o w s t h e e l e c t r o n m i c r o s c o p e t o g e t t o p o l o g y . T h a t ' s w h y i m a g e s i n t h e S E M l o o k f a i r l y 3 D . S o I w a n t t o s h o w y o u a f e w e x a m p l e s f r o m m y o w n b o r e d o m w h e n I w a s d o i n g a l o t o f s c i e n c e . T h e r e w e g o .
I h a v e a w h o l e g a l l e r y o f S E M i m a g e s w h e n I w a s s u p p o s e d t o b e d o i n g s o m e t h i n g b e t t e r . O h n o . 4 0 4 . M y w e b s i t e ' s b r o k e n . O h y e a h . T h i s i s a l s o w h a t y o u d o w h e n y o u ' r e b o r e d , r i g h t ?
M a k e y o u r o w n 4 0 4 p a g e . M y S E M g a l l e r i e s a r e d e a d . W e l l , t h a t ' s O K . I h a v e o t h e r i m a g e s
r e a d y t o s h o w y o u g u y s .
S o t h i s i s a n e a t - - t h i s i s a p a p e r t h a t I p u b l i s h e d o u t o f m y P h D w o r k t h a t s h o w s t h e r e a l d i f f e r e n c e b e t w e e n o p t i c a l a n d e l e c t r o n m i c r o s c o p y . P a r t o f i t i s t h e l i m i t o f y o u r r e s o l u t i o n d e p e n d s o n t h e w a v e l e n g t h o r d e B r o g l i e w a v e l e n g t h o f t h e t h i n g y o u ' r e u s i n g t o m a k e t h e i m a g e .
S o a n o p t i c a l m i c r o s c o p e , i n t h i s c a s e , y o u c a n ' t g e t b e t t e r r e s o l u t i o n t h a n a b o u t h a l f a m i c r o n , b e c a u s e e v e n t h e b l u e w a v e l e n g t h s o f l i g h t a r e g e t t i n g d o w n i n t o a b o u t t h e 4 5 0 n a n o m e t e r r e g i m e . A n d i t ' s v e r y d i f f i c u l t w i t h o u t i n t e r f e r e n c e t e c h n i q u e s o r o t h e r f a n c y t h i n g s t o b e a t t h a t d i f f r a c t i o n l i m i t , t o b e a t t h e s o r t o f w a v e l e n g t h l i m i t o f o p t i c a l m i c r o s c o p y .
S o t h i s i s a 5 0 0 x o p t i c a l m i c r o s c o p e i m a g e , a n d y o u c a n s e e t h e s e l i t t l e f i n g e r s - - i n t h i s c a s e , i t ' s l i q u i d l e a d b i s m u t h p e n e t r a t i n g i n t o a s t a i n l e s s s t e e l t h a t w e w e r e d o i n g c o r r o s i o n e x p e r i m e n t s o n . A n d t h a t ' s a s g o o d a s t h e i m a g e c a n g e t i n a n o p t i c a l m i c r o s c o p e . S w i t c h d o w n t o a n S E M , a n d t h e n a l l o f a s u d d e n t h e p i c t u r e b e c o m e s m u c h , m u c h , m u c h m o r e c l e a r .
Y o u c a n s t a r t t o s e e t h i n g s - - t h e b e s t S E M w e h a v e i n o u r l a b h a s a n u l t i m a t e r e s o l u t i o n o f a b o u t 1 n a n o m e t e r . N o w , r e s o l u t i o n i s k i n d o f a f u n n y t h i n g . I t ' s n e a t t o t e l l y o u w h a t t h a t m e a n s . I t d o e s n ' t m e a n t h a t i f y o u h a v e a p a t t e r n o f l i n e s t h a t a r e e x a c t l y o n e n a n o m e t e r t h i c k , t h a t y o u w i l l s e e t h e m a s l i n e s 1 n a n o m e t e r t h i c k . I t m e a n s t h a t i f y o u t h e n p l o t , l e t ' s s a y , y o u r s i g n a l o r y o u r b r i g h t n e s s v e r s u s x , y o u ' l l h a v e s o m e b a r e l y d i s t i n g u i s h a b l e a n d f u z z y l i n e s , j u s t e n o u g h f o r y o u t o s a y t h o s e a r e t w o o p t i c a l l y d i s t i n c t f e a t u r e s .
S o w h a t y o u ' l l a c t u a l l y s e e i n a 1 n a n o m e t e r m i c r o s c o p e i s m a y b e s o m e t h i n g l i k e t h i s . T h a t ' s t e c h n i c a l l y r e s o l v e d a t t h e l e v e l o f 1 n a n o m e t e r . S o t h e b e s t y o u c a n d o f o r c r i s p o b j e c t s i n t h i s t h i n g i s a b o u t 2 0 n a n o m e t e r s . N o t b a d . I t ' s l i k e s o m e t h i n g t h a t ' s a f e w t h o u s a n d a t o m s o n a s i d e . P r e t t y c o o l .
A n d s o w h a t y o u c a n s e e i n h e r e i s l i q u i d l e a d b i s m u t h p e n e t r a t i n g i n t o t h i s s t a i n l e s s s t e e l , a n d y o u n o t i c e a f e w d i f f e r e n t t h i n g s . T h i s i m a g e w a s t a k e n i n b a c k s c a t t e r e l e c t r o n m o d e . B a c k s c a t t e r i n g i s - - w e ' v e t a l k e d a b o u t t h i s b e f o r e . W h e n y o u h a v e a s c a t t e r i n g e v e n t w h e r e t h e t a e q u a l s p i , w e c a l l t h a t b a c k s c a t t e r .
L e t ' s k i n d o f s p l i t t h i s i n t o r e g u l a r a n d b a c k s c a t t e r . F o r a b a c k s c a t t e r i n g , t h e c r o s s - s e c t i o n f o r t h i s i s p r o p o r t i o n a l t o z s q u a r e d , a n o t h e r o n e o f t h o s e e x t r e m e l y z d e p e n d e n t c r o s s - s e c t i o n s ,
w h i c h m e a n s t h a t t h e l a r g e r t h e z , t h e h i g h e r t h e a t o m i c n u m b e r t h e m o r e b a c k s c a t t e r c o n t r a s t y o u g e t , s o i f y o u w a n t t o f i g u r e o u t w h e r e t h e l i t t l e l e a d w h i s k e r s a r e p e n e t r a t i n g i n t o t h e s t a i n l e s s s t e e l , s i n c e l e a d h a s a z o f l i k e 8 2 , a n d i r o n h a s a z o f l i k e 2 6 , i t s h o w s u p l i k e n i g h t a n d d a y .
D o y o u h a v e a q u e s t i o n , J u l i a ? O K . Y e a h , s o t h i s i s s o m e t h i n g w e ' l l a c t u a l l y b e a b l e t o d o . S o f o r t h e t w o f o l k s I a s k e d t o b r i n g i n s a m p l e s , i f y o u w a n t t o b r i n g i n s o m e t h i n g w i t h v e r y d i f f e r e n t e l e m e n t s i n i t , w e s h o u l d b e a b l e t o s e e i t i n b a c k s c a t t e r c o n t r a s t v e r y , v e r y c l e a r l y . A n d i n t h e i m a g e o f t h e S E M , I ' l l g o b a c k t o t h a t - - w h i c h o n e o f t h e s e p a g e s i s i t ?
N o t i c e h e r e t h a t t h e r e i s a b a c k s c a t t e r d e t e c t o r . S o i t w i l l d e t e c t w h i c h o f t h o s e e l e c t r o n s s c a t t e r b a c k a t a l m o s t 1 8 0 d e g r e e s . A n d t h a t ' s a t a b o u t z s q u a r e d p r o p o r t i o n a l i t y , s u p e r u s e f u l t o o l , b e c a u s e i f y o u w a n t t o s e e , f o r e x a m p l e , w h e r e t h e c i r c u i t b o a r d t r a c e s a r e , a n d y o u w a n t t o l o o k a t a l u m i n u m v e r s u s o x y g e n c o n t r a s t , t h a t ' l l h e l p y o u r e a l l y w e l l .
I f y o u w a n t t o s e e w h e r e i s l e a d p e n e t r a t i n g i n t o s t a i n l e s s s t e e l , i t s h i n e s u p c l e a r a s d a y , w h i c h i s p r e t t y f u n . T h e o t h e r t h i n g t h e e l e c t r o n s w i l l d o w h e n t h e y e n t e r i n t o a m a t e r i a l i s e x c i t e l o t s o f t h i n g s . S o a n y t h i n g f r o m X - r a y s t o A u g e r e l e c t r o n s . S o n o w I ' d l i k e t o b r i n g u p A u g e r e l e c t r o n s p e c t r o s c o p y .
E l e c t r o n o r X - r a y s p e c t r o s c o p i c m e t h o d s . A u g e r e l e c t r o n s p e c t r o s c o p y , i t ' s n o t j u s t a t h i n g t o t r i p y o u u p o n t h e e x a m o r a l i t t l e m i n u t i a f r o m r a d i o a c t i v e d e c a y . I t ' s a c t u a l l y i n c r e d i b l y u s e f u l , b e c a u s e o f w h e r e t h e A u g e r e l e c t r o n s a r e g e n e r a t e d a n d w h a t t h e y t e l l y o u a b o u t t h e m a t e r i a l . S o a s a q u i c k r e f r e s h e r , n o r m a l l y y o u c o u l d h a v e , l e t ' s s a y , i f a p h o t o n c o m e s i n a n d i n j e c t s a p h o t o e l e c t r o n a s a n o t h e r e l e c t r o n c o m e s t o f i l l t h a t h o l e , e i t h e r a n X - r a y w i l l b e e m i t t e d o r a n A u g e r e l e c t r o n w i l l b e e m i t t e d .
A n d i t ' s t h o s e A u g e r e l e c t r o n s , t h e y ' r e o u t e r b i n d i n g e n e r g y e l e c t r o n s . T h e y h a v e v e r y l o w b i n d i n g e n e r g y , w h i c h m e a n s - - l e t ' s s e e . I k e e p r u n n i n g o u t o f r o o m . Y o u k n o w , I ' m n o t g o i n g t o d r a w i t . I ' m g o i n g t o s h o w y o u , b e c a u s e I k n o w t h e r e i s a d i a g r a m o f w h a t I w a n t t o s h o w y o u h e r e .
I f y o u w a n t t o s e e w h e r e t h e A u g e r e l e c t r o n s a r e a c t u a l l y p r o d u c e d i n t h e m a t e r i a l - - h e r e w e g o . S i n c e t h e y ' r e s u c h l o w e n e r g y , t h e o n l y A u g e r e l e c t r o n s t h a t a c t u a l l y g e t o u t w o u l d b e i n t h i s o u t e r f e w m o n o l a y e r s . I n f a c t , t h e r e ' s s o m e A u g e r e l e c t r o n e n e r g i e s t h a t c a n o n l y g e t o u t o n e o r t w o a t o m i c m o n o l a y e r s f r o m a m a t e r i a l .
S o i t ' s o n e o f t h e b e s t s u r f a c e a n a l y s i s t e c h n i q u e s t h a t w e h a v e . Y o u c a n b o t h u s e A u g e r e l e c t r o n s t o m a k e a n e l e c t r o n i m a g e , l i k e a n y o t h e r S E M . A n d y o u c a n c o l l e c t t h e m a n d m e a s u r e t h e i r e n e r g y t o f i g u r e o u t w h i c h e l e m e n t s t h e y c a m e f r o m . A n d t h i s k i n d o f t e a r d r o p s h a p e i s a - - o n e , i t ' s a g r e a t s y n t h e s i s o f a l l t h e i n f o r m a t i o n y o u n e e d t o k n o w i n t h e S E M t h a t w e ' l l s e e o n F r i d a y .
A n d t w o , i t s w h y p e o p l e s c r e w u p S E M a n a l y s i s a l o t . A l o t o f t h e X - r a y e x c i t a t i o n h a p p e n s d o w n h e r e . W h y d o y o u t h i n k t h a t t h e X - r a y e x a l t a t i o n w o u l d h a p p e n n e a r t h e e n d o f t h e p a t h o f t h e e l e c t r o n b e a m f r o m w h a t y o u k n o w a b o u t s t o p p i n g p o w e r ?
O r , i f I a s k e d y o u t o d r a w a g r a p h o f l e t ' s s a y e n e r g y v e r s u s s t o p p i n g p o w e r f o r i o n i z a t i o n , w h a t w o u l d i t l o o k l i k e ? Y e a h .
A U D I E N C E : I t c o m e s u p l i k e a p e a k a t l o w e n e r g y .
M I C H A E L S H O R T : Y e a h .
A U D I E N C E : A n d t h e n d r o p s b a c k d o w n .
M I C H A E L S H O R T : Y e a h .
A U D I E N C E : A n d a s t h e e n e r g y g o e s o u t , i t s o r t o f f l a t t e n s o u t .
M I C H A E L S H O R T : Y e p , s o r t o f f l a t t e n s o u t , a n d t h e n e v e n t u a l l y s t a r t s p i c k i n g u p a g a i n b u t n o t v e r y m u c h . S o a s t h e e n e r g y o f w h a t e v e r y o u ' r e g o i n g i n t o - - I ' m s o r r y , w h a t e v e r p a r t i c l e y o u ' r e s e n d i n g i n i t g e t s l o w e r , i t ' s s t o p p i n g p o w e r i n c r e a s e s , a n d y o u h a v e a m u c h h i g h e r c h a n c e o f t h i s i o n i z a t i o n h a p p e n i n g , e s p e c i a l l y i n t h e c a s e o f e l e c t r o n s .
T h e y u s u a l l y c o m e i n a t b e t w e e n 1 0 a n d 4 0 k V . A n d s o n e a r t h e e n d o f t h e i r r a n g e i s w h e r e t h e y p r o d u c e a l o t o f t h e X - r a y s . N o w t h e r e ' s a l o t o f o t h e r n u a n c e s t o s a y , w e l l , w h i c h X - r a y s w e r e p r o d u c e d h e r e a n d w h a t e l e m e n t s a r e t h e y f r o m . L e t ' s s a y y o u h a d t h e s a m e m a t e r i a l h e r e o r h e r e .
F e w e r X - r a y s w i l l g e t o u t o f t h e b o t t o m r e g i o n t h a n t h e y w i l l f r o m t h e t o p r e g i o n . S o i f y o u h a p p e n t o b e a n a l y z i n g s o m e t h i n g t h a t h a s a g r a d i e n t i n c o m p o s i t i o n o r a c h a n g e i n c o m p o s i t i o n f r o m t h e t o p t o t h e b o t t o m , y o u m i g h t b e l i k e , o h , w e l l , I h a v e a f e w n a n o m e t e r s o f o x y g e n o n s i l i c o n . W h y a r e n ' t I s e e i n g a n y o x y g e n X - r a y s ?
B e c a u s e y o u ' r e p r o b a b l y g e n e r a t i n g t h e m d o w n h e r e . T h a t ' s o n e o f t h o s e t h i n g s t o n o t e . S o
s o m e t i m e s y o u ' l l s e e a n d e l e c t a n e l e m e n t a l m a p o f t h i n g s t h a t s h o w s X - r a y s o f c e r t a i n e l e m e n t c o m i n g f r o m s o m e w h e r e , a n d y o u c a n ' t s e e i t a t a l l i n t h e i m a g e . T h a t ' s b e c a u s e t h e y m i g h t b e u n d e r n e a t h w h a t y o u c a n s e e i n t h e i m a g e . I t ' s k i n d o f t r i c k y l i k e t h a t .
I ' l l s h o w y o u s o m e e x a m p l e s o f w h a t t h o s e m a p s l o o k l i k e a l s o f r o m t h i s p a p e r . S o f r o m t h e e l e c t r o n i m a g e , w e s o r t o f c o n c l u d e d , a l l r i g h t , l e a d i s p r o b a b l y p e n e t r a t i n g i n t o t h e s t a i n l e s s s t e e l . H o w d o w e k n o w f o r s u r e ? Y o u c a n m a k e E D X o r e l e m e n t a l d i s p e r s i v e - - I ' m s o r r y , e n e r g y d i s p e r s i v e X - r a y m a p s b y f o c u s i n g t h e e l e c t r o n b e a m a t o n e p o i n t , c o l l e c t i n g a l l t h e d i f f e r e n t X - r a y s a n d t h e n m o v i n g f r o m o n e p o i n t t o a n o t h e r t o s e e w h e n d o y o u g e t c h a r a c t e r i s t i c X - r a y s f r o m e a c h o f t h o s e e l e m e n t s .
S o y o u c a n a c t u a l l y p r o v e t o s a y , y e s , t h o s e l i t t l e f i n g e r s a r e i n d e e d b i s m u t h a n d l e a d , a n d y o u c a n s e e t h a t , i n t h i s c a s e , w h e r e t h e l e a d i n b i s m u t h i s , t h e i r o n i s n o t . B u t t h e c u r i o u s t h i n g w e f o u n d i s t h a t i n t h i s w h o l e b a n d r i g h t h e r e , m o s t o f t h e c h r o m i u m d i s a p p e a r e d . S o i t t u r n s o u t t h a t t h e c o r r o s i o n m e c h a n i s m w a s c h r o m i u m d i s s o l u t i o n . A n d w e w o u l d n o t h a v e b e e n a b l e t o k n o w t h a t w i t h o u t t h i s E D X m a p p i n g , a n d w i t h o u t u n d e r s t a n d i n g h o w t h e E D X m a p s a r e m a d e f r o m t h e e l e c t r o n s i n t e r a c t i n g w i t h m a t t e r a n d p r o d u c i n g c h a r a c t e r i s t i c X - r a y s , w o u l d n ' t h a v e b e e n a b l e t o p r o v e t h i s .
Y e t a n o t h e r e x a m p l e w h e r e t h e b a s i c s t u f f y o u ' r e l e a r n i n g i n 2 2 . 0 1 i s t h e t h e o r e t i c a l u n d e r p i n n i n g o f t h e t e c h n i q u e s t h a t w e u s e a l l t h e t i m e i n m a t e r i a l s c i e n c e , w h i c h I t h o u g h t w a s p r e t t y c o o l . I ' v e g o t m o r e e x a m p l e s o f t h a t t h a t a r e e v e n m o r e s t r i k i n g , b e c a u s e I l e t i t c o l l e c t f o r a l i t t l e l o n g e r . Y o u c a n a c t u a l l y s e e r i g h t h e r e t h a t w h e r e t h e b i s m u t h i s , t h e i r o n i s n ' t , b u t t h e i r o n ' s n o t d i s s o l v i n g . T h e c h r o m i u m i s .
I t ' s j u s t t h e l e a d a n d b i s m u t h a r e k i n d o f s u c k i n g t h e c h r o m i u m o u t o f t h e m e t a l r i g h t t h e r e , a n d t h a t ' s w h a t m a k i n g t h e s t a i n l e s s s t e e l l e s s s t a i n l e s s . I t ' s p r e t t y n e a t . T h e n o n t o E D X a n a l y s i s , w h a t s o r t o f i n f o r m a t i o n a r e w e l o o k i n g a t e v e r y o n e o f t h e s e p i x e l s ?
I h a v e a c o u p l e o f o t h e r e x a m p l e X - r a y s p e c t r a . S o n o w w e ' r e i n a p o s i t i o n t o u n d e r s t a n d w h y o n e o f t h e s e X - r a y s p e c t r a l o o k s t h e w a y i t d o e s . I n t h i s c a s e , w e ' r e f i r i n g e l e c t r o n s a t a m a t e r i a l . L e t ' s s e e . W h e r e i s o u r m a t e r i a l w e ' r e f i r i n g a t ? R i g h t h e r e . S o w e ' r e f i r i n g i n e l e c t r o n s . A n d i n s o m e c a s e s , l e t ' s s a y w e h a d a n i r o n a t o m .
T h a t e l e c t r o n c a n e j e c t a n o t h e r e l e c t r o n . A n d t h e n o n e o f t h o s e o t h e r e l e c t r o n s w i l l f a l l d o w n i n t h a t s h e l l , g i v i n g o f f a c h a r a c t e r i s t i c X - r a y . I n t h i s c a s e , s i n c e i t ' s f r o m t h e t h i r d t o t h e s e c o n d s h e l l , t h a t w o u l d b e w h a t w e c a l l a n L X - r a y o r a s o m e t h i n g t o l e v e l t w o t r a n s i t i o n . A n d e v e r y
e l e m e n t h a s g o t i t s c h a r a c t e r i s t i c X - r a y t r a n s i t i o n s , l i k e w e s a w o n t h e N I S T X - r a y t r a n s i t i o n d a t a b a s e .
A n d s i n c e w e k n o w w h a t a l l o f t h o s e a r e , w e k n o w w h e r e t o e x p e c t t h e m . S o w e k n o w w h e r e w e e x p e c t t o s e e c h r o m i u m ' s X - r a y s a n d i r o n ' s X - r a y s . G o l d ' s k i n d o f a n i n t e r e s t i n g o n e .
T h e r e ' s t w o t h i n g s a b o u t d o i n g a n a l y s i s w i t h g o l d . A l o t o f t i m e s y o u h a v e t o c o a t y o u r m a t e r i a l s i n g o l d t o b o o s t t h e i r s e c o n d a r y e l e c t r o n c o n t r a s t .
B u t a l s o g o l d , I t h i n k i t ' s i t s L l i n e o r M l i n e , I f o r g e t w h i c h o n e , i s t h e s a m e a s a r g o n ' s K l i n e . A n d w e h a v e a n e x p r e s s i o n i n t h e e l e c t r o n m i c r o s c o p y w o r l d , t h e p r o b a b i l i t y o f f i n d i n g a r g o n i n y o u r s a m p l e d e c r e a s e s w i t h e x p e r i e n c e . T a k e s a s e c o n d t o p a r s e t h a t .
C h a n c e s a r e , i f y o u ' r e l o o k i n g a t a s o l i d m a t e r i a l . Y o u d o n ' t h a v e a r g o n i n i t . B u t t h e r e a r e e x t r a l i n e s t h a t o v e r l a p w i t h e a c h o t h e r , l i k e t h e L l i n e f o r g o l d a n d t h e K l i n e f o r a r g o n a r e a t p r e t t y m u c h t h e s a m e e n e r g y , c e r t a i n l y s i m i l a r e n o u g h t h a t i t ' s w i t h i n t h e r e s o l u t i o n o r l i k e f u l l w i d t h o f h a l f m a x i m u m o f t h e s e t w o p e a k s .
S o r e m e m b e r h o w w e w e r e a n a l y z i n g t h e u n c e r t a i n t y o f o u r b a n a n a s p e c t r a w i t h t h e F W H M o r f u l l w i d t h a t h a l f m a x i m u m ? S a m e t h i n g h e r e , a n d y o u c a n r e a l l y s e e t h a t t h e e n e r g y r e s o l u t i o n o f t h i s d e t e c t o r i s n o t t h e b e s t . S o i f y o u s e e a p e a k , i t m i g h t b e d u e t o t w o o r m o r e p e a k s c r o w d i n g i n t h a t r i g h t t h e r e .
A n d w i t h a l o t o f c o r r e c t i o n f a c t o r s t h a t I w o n ' t g e t i n t o , y o u c a n t h e n u s e t h i s i n f o r m a t i o n t o i n t e g r a t e t h e a r e a u n d e r t h e s e p e a k s a n d g e t e l e m e n t a l a n a l y s i s . Y o u c a n s a y h o w m u c h c h r o m i u m o r h o w m u c h i r o n a n d s i l i c o n i s i n o n e o f t h e s e s a m p l e s .
W h a t ' s t h i s s t u f f h e r e o n t h e b o t t o m ? A n y o n e t e l l m e ? T h a t c o n t i n u u m o f o b s e r v e d X - r a y e n e r g i e s ?
A U D I E N C E : C o m p t o n .
M I C H A E L S H O R T : C o m p t o n s c a t t e r i n g i s a p h o t o n e f f e c t , s o t h a t w o u l d b e - - i f t h i s w e r e a p h o t o n a n a l y s i s s p e c t r u m , t h e n y o u w o u l d s e e s o m e t h i n g l i k e t h i s b u t o f a d i f f e r e n t s h a p e . Y o u ' d h a v e t h a t C o m p t o n b o w l w i t h a n e d g e . B u t t h i s i s , i n t h i s c a s e , e l e c t r o n s i n t e r a c t i n g w i t h m a t e r i a l . W h a t d o y o u t h i n k i s c a u s i n g t h a t b r o a d b a c k g r o u n d ?
W e l l , w h a t a r e t h e d i f f e r e n t w a y s i n w h i c h e l e c t r o n s c a n i n t e r a c t w i t h m a t t e r ? Y o u ' r e s e e i n g t h e i o n i z a t i o n s h e r e . W e ' r e n o t r e a l l y s e e i n g R u t h e r f o r d s c a t t e r i n g . W h a t ' s l e f t ?
A U D I E N C E : B r e m s s t r a h l u n g ?
M I C H A E L S H O R T : B r e m s s t r a h l u n g . Y e p , t h a t ' s e x a c t l y i t . S o t h e o b s e r v e d B r e m s s t r a h l u n g s p e c t r u m f o l l o w s t h i s s o r t o f c h a r a c t e r i s t i c p e a k e a r l y a n d t h e n t a i l o f f c u r v e . W h a t ' s t h e a c t u a l B r e m s s t r a h l u n g s p e c t r u m t h a t w e ' r e n o t s e n s i n g ? W h a t w o u l d i t l o o k l i k e ?
A l w a y s r u n n i n g o u t o f r o o m . I f t h i s i s w h a t w e ' r e a c t u a l l y o b s e r v i n g , l e t ' s s a y w e h a v e a f e w p e e k s , t h a t w o u l d b e i n t e n s i t y , a n d t h a t w o u l d b e e n e r g y , w h a t ' s r e a l l y g o i n g o n p h y s i c a l l y t h a t w e ' r e n o t s e e i n g ? Y e a h .
A U D I E N C E : I s n ' t i t s o r t o f l i k e a l m o s t l i k e e x p o n e n t i a l d e c a y . S o i t s t a r t s o u t w i t h v e r y h i g h i n t e n s i t y a n d g o e s d o w n .
M I C H A E L S H O R T : T h a t ' s r i g h t . Y o u a c t u a l l y s h o u l d g e t m o r e l o w e n e r g y B r e m s s t r a h l u n g . O n e o f s o m e o f t h e r e a s o n s y o u d o n ' t i s t h a t t h e l o w e r e n e r g y , t h o s e X - r a y s c o m e o u t , t h e m o r e t h e y g e t s e l f - a b s o r b e d i n t h e m a t e r i a l i n t h e f e w g a s m o l e c u l e s i n t h e S E M a n d i n t h e w i n d o w o f t h e d e t e c t o r . S o j u s t b e c a u s e t h i s i s w h a t y o u s e e d o e s n ' t m e a n t h i s i s w h a t ' s a c t u a l l y g o i n g o n i n y o u r m a t e r i a l .
I f w e t h i n k b a c k t h e n t o w h e r e t h e e l e c t r o n s a n d X - r a y s a r e g e n e r a t e d , t h e X - r a y s t h a t a r e g e n e r a t e d d o w n h e r e , t h e l o w e r e n e r g y o n e s a r e g o i n g t o b e s h i e l d e d m o r e . A n d t h i s k i n d o f m e s s e s u p y o u r e l e m e n t a l a n a l y s i s , b e c a u s e i f t h e X - r a y s p r o d u c e d h e r e , p r o p o r t i o n a l l y m o r e o f t h e l o w e n e r g y o n e s w i l l g e t o u t t h a n t h e o n e s p r o d u c e d h e r e .
S o a s y o u c h a n g e y o u r - - a s y o u c h a n g e y o u r e l e c t r o n b e a m e n e r g y , y o u m i g h t s e e y o u r e l e m e n t a l c o m p o s i t i o n a p p e a r t o c h a n g e w h e n y o u k n o w i t ' s r e a l l y n o t . A n d t h a t ' s b e c a u s e w h e r e t h e X - r a y s a r e b e i n g g e n e r a t e d c h a n g e , a n d p r o p o r t i o n a t e l y , m o r e o f t h e l o w e n e r g y o n e s g e t s e l f s h i e l d e d b y y o u r m a t e r i a l .
S o y o u a c t u a l l y h a v e t o c o r r e c t f o r t h a t a n d i n p u t y o u r b e a m e n e r g y i n t o t h e E D X a n a l y z e r s o i t k n o w s h o w t o c o r r e c t f o r t h i s . B u t w i t h t h e u n d e r s t a n d i n g I ' v e b e e n g i v i n g y o u g u y s i n t h i s c l a s s y o u c a n u n d e r s t a n d l i k e w e l l , w h y c a n y o u g e t s c r e w e d u p ? W h y d o w e h a v e t o h a v e a l l t h e s e c o r r e c t i o n f a c t o r s ? I t h i n k i t ' s p r e t t y n e a t .
T h e n l e t ' s g e t o n t o s o m e o f t h e o t h e r m e t h o d s , l i k e X - r a y p h o t o e l e c t r o n s p e c t r o s c o p y o r X P S . T h i s i s s o m e t h i n g I h i n t e d t o a l i t t l e b i t e a r l i e r t h a t a c t u a l l y u s e s t h e p h o t o e l e c t r i c e f f e c t , b e c a u s e i t ' s a p h o t o e l e c t r o n s p e c t r o s c o p y m e t h o d .
T h i s o n e ' s i n c r e d i b l y u s e f u l b e c a u s e n o t o n l y d o e s i t t e l l y o u w h a t e l e m e n t s a r e t h e r e , b u t i n w h a t b i n d i n g s t a t e t h e y a r e , b e c a u s e p h o t o e l e c t r o n s p e c t r o m e t e r s c a n b e i n c r e d i b l y p r e c i s e . T h e e n e r g y e q u a t i o n s h o u l d l o o k p r e t t y f a m i l i a r t o y o u i t ' s w h a t e v e r p h o t o e l e c t r o n y o u g e t i s t h e g a m m a r a y e n e r g y t h a t c o m e s i n m i n u s t h e b i n d i n g e n e r g y o f t h a t e l e c t r o n a n d t h e w o r k f u n c t i o n .
A n d s o y o u c a n v e r y , v e r y s i m p l y f i g u r e o u t f o r a g i v e n e l e m e n t a n d a g i v e n e l e c t r o n s h e l l w h a t p h o t o e l e c t r o n e n e r g y ' s d o y o u e x p e c t . S o y o u c a n c o l l e c t t h e m . S o I ' l l s h o w y o u a n o t h e r e x a m p l e f r o m t h i s p a p e r , w h e r e w e s t a r t e d t o d o t h a t . W e w a n t e d t o a n s w e r t h e q u e s t i o n , w h a t a r e t h e o x i d e s f o r m i n g o n t h e s t a i n l e s s s t e e l w h e n l e a d c o r r o d e s i t ?
A n d j u s t t e l l i n g y o u w h i c h e l e m e n t s a r e t h e r e a n d i n w h a t p r o p o r t i o n d o e s n ' t g i v e t h e a n s w e r , b e c a u s e w h a t i f t h e r e ' s m u l t i p l e p h a s e s o f e a c h o x i d e ? L i k e , f o r e x a m p l e , i r o n c a n t a k e f o r m s l i k e F e O , F e 2 O 3 , F e 3 O 4 , a n d t h i s F e O c a n a c t u a l l y h a v e a r a n g e o f s t o i c h i o m e t r i e s . S o h o w d o y o u k n o w ? Y o u d o n ' t k n o w . T h e r e c o u l d b e l i k e s c o r e s o f p h a s e s o f t h i s i r o n o x i d e .
T h e q u e s t i o n i s h o w y o u k n o w w h i c h o n e s a r e t h e r e . T h e p h o t o e l e c t r o n s w i l l t e l l y o u . S o w h a t y o u c a n d o f i r s t i s f i r e m o n o c h r o m a t i c X - r a y s , s o s i n g l e e n e r g y X - r a y s , i n t h i s c a s e f r o m a l u m i n u m a t y o u r m a t e r i a l a n d s e e w h i c h p h o t o e l e c t r o n s o f w h i c h e n e r g y c o m e o f f . A n d y o u c a n t e l l w h i c h a t o m i c s h e l l t h e y ' r e f r o m a n d w h i c h e l e m e n t s t h e y s h o u l d b e t o a v e r y h i g h p r e c i s i o n .
I n t h i s c a s e , t h i s i s d o n e t o 1 0 0 m i l l i M e V o r 0 . 1 M e V p r e c i s i o n , 0 . 1 e V p r e c i s i o n . S o w e c a n t e l l n o t o n l y w h a t e l e m e n t s a r e t h e r e , b u t w h a t s h e l l s t h e y c a m e f r o m . T h e n y o u c a n g e t e v e n c r a z i e r . Y o u c a n s c a n v e r y s l o w l y o v e r o n e o f t h e s e p e a k s w i t h 0 . 0 0 1 e V p r e c i s i o n a n d s t a r t t o s e e s o m e t h i n g p r e t t y c o o l .
I f y o u l o o k a t t h e c a r b o n 1 s e l e c t r o n s , y o u c a n s e e t h a t t h e r e a r e a c t u a l l y t h r e e o f t h e m o n l y a c o u p l e e V a p a r t , a n d t h i s c o r r e s p o n d s t o d i f f e r e n t b i n d i n g s t a t e s o f m o l e c u l e s w i t h t h a t c a r b o n . F o r a n e v e n m o r e s u b t l e e x a m p l e , b u t e n d e d u p b e i n g i n c r e d i b l y i m p o r t a n t f o r u s , h e r e ' s o n e o f t h e c h r o m i u m 2 p s h e l l p e a k s .
Y o u c a n a c t u a l l y s e e t h e r e ' s t h r e e o f t h e m s u p e r i m p o s e d g i v e t h a t f u n n y l o o k i n g p e a k s h a p e r i g h t t h e r e . W h a t t h a t a c t u a l l y t e l l s u s i s t h a t t h e r e ' s c h r o m i u m i n t h r e e d i f f e r e n t b i n d i n g s t a t e s i n t h a t o x i d e . A n d t h e o n e s w e f i g u r e d o u t m u s t b e t h e r e , w e s a w t h e o n e s c o r r e s p o n d i n g t o C r 2 O 3 , F e C r 2 O 4 , a n d I f o r g e t w h i c h o t h e r o n e , b u t w e h a v e t h e m t a b u l a t e d .
T h e r e w e g o . O h w o w . F e 2 . 4 C r 0 . 6 4 , k n o w n c r y s t a l l o g r a p h i c p h a s e s o f t h e s e o x i d e s . S o y o u c a n l o o k a t t h e p e a k s f o u n d t o h a v e r e s o l u t i o n o f l i k e 1 0 0 t h o f a n e l e c t r o n v o l t , c o m p a r e d t o r e f e r e n c e v a l u e s t a k e n o n p u r e c o m p o u n d s a n d m a t e r i a l s t o f i g u r e o u t w h a t a c t u a l o x i d e s d o y o u h a v e . T h a t c a n h e l p t e l l y o u t h i n g s l i k e h o w p r o t e c t i v e a r e t h e y , h o w f a s t a r e t h e y g o i n g t o g r o w , a n d a r e t h e y g o i n g t o b e a p r o b l e m i f y o u w a n t t o u s e t h i s n e w s t a i n l e s s s t e e l t h a t w e d e v e l o p e d i n a l e a d b i s m u t h r e a c t o r .
T h e b i g g e s t p r o b l e m w i t h l e a d b i s m u t h r e a c t o r s i s l e a d c o r r o d e s l i k e e v e r y t h i n g . A n d s o t h e w h o l e p o i n t o f m y g r a d u a t e s t u d i e s w a s d e s i g n a n a l l o y t h a t d o e s n ' t c o r r o d e a n d l e a d a n d m a k e a b a l l o y c o m p o s i t e o u t o f i t . B u t y o u c a n ' t p r o v e t h a t i t w o r k s u n l e s s y o u n o t o n l y k n o w h o w f a s t i t c o r r o d e s , b u t h o w i t c o r r o d e s , w h i c h o x i d e s f o r m , a n d i n w h a t o r d e r .
T h a t ' s t h e l a s t p a r t I h a v e n ' t t o l d y o u a b o u t y e t i s w h a t o r d e r . S o I w a n t t o s w i t c h t o a n o t h e r t e c h n i q u e c a l l e d s e c o n d a r y i o n m a s s s p e c t r o s c o p y o r S I M S . I n t h i s c a s e , y o u s t a r t o f f w i t h f i r i n g i o n s a t a m a t e r i a l , w h i c h w i l l t h e n e j e c t o r s p u t t e r a w a y s e c o n d a r y i o n s . I n t h i s c a s e , t h i s p r o c e s s o f s p u t t e r i n g - - l e t ' s s a y t h i s i s y o u r m a t e r i a l h e r e .
Y o u s e n d i n s o m e t h i n g l i k e o x y g e n i o n s , w h i c h m i g h t b e l i k e O 2 m i n u s w i t h a m a s s o f 3 2 , a n d t h e n y o u b l a s t o f f o r s p u t t e r a w a y . A f e w a t o m s a t a t i m e f r o m t h a t s u r f a c e , a n d t h e y ' l l c o m e o f f t h e v a r i o u s m a s s e s a n d c h a r g e s , a n d i n t h i s c a s e , t h e s p u t t e r i n g c o u l d b e d u e t o R u t h e r f o r d s c a t t e r i n g , b e c a u s e y o u m i g h t d i r e c t l y b a l l i s t i c a l l y s l a m a n d i o n o u t o f t h e s u r f a c e .
T h e n e v e r y o n e o f t h e s e i o n s h a s a d i f f e r e n t m a s s a n d a d i f f e r e n t c h a r g e . A n d b y s e n d i n g i t t h r o u g h a m a s s s p e c t r o m e t e r , s o m e t h i n g t h a t s e p a r a t e s t h e s e m a t e r i a l s b y t h e i r m a s s t o c h a r g e r a t i o , b e c a u s e t h e h i g h e r t h e c h a r g e , t h e m o r e d e f l e c t e d a n i o n w i l l b e . B u t t h e h i g h e r t h e m a s s , t h e l e s s d e f l e c t e d i t w i l l b e . T h a t s h o u l d s o u n d r e a l l y f a m i l i a r .
I n o u r i d e a h e r e w h e r e h o w t h e s e i o n i z a t i o n c o l l i s i o n s h a p p e n , i f y o u r e m e m b e r t h e h i g h e r t h e c h a r g e , t h e s t r o n g e r t h e C o u l o m b f o r c e - - t h a t q 1 , q 2 o v e r r s q u a r e d . I t h i n k t h e r e w a s a c o n s t a n t i n t h e r e . S o t h e h i g h e r t h e c h a r g e , t h e h i g h e r t h o s e q ' s , a n d t h e s t r o n g e r t h e C o u l o m b f o r c e s . B u t t h e l a r g e r t h e m a s s e s , t h e l e s s m o m e n t u m i t c a n i m p a r t . A n d s o t h e d e f l e c t i o n w i l l b e w e a k e r .
E x a c t s a m e t h i n g ' s h a p p e n i n g h e r e . A n d y o u c a n s e p a r a t e o u t a t o m s n o t o n l y b y t h e i r c h a r g e a n d t h e i r m a s s , b u t s p e c i f i c a l l y b y t h e i r i s o t o p e . S o t h i s i s o n e o f t h o s e w a y s t h a t y o u c a n f i g u r e o u t a n d m a k e a n i s o t o p i c m a p o f a m a t e r i a l i n t h r e e d i m e n s i o n s . Y o u c a n s c a n y o u r i o n
b e a m a c r o s s t h e m a t e r i a l a n d c o l l e c t t h e i o n s a t e v e r y p o i n t .
A n d a s y o u s p u t t e r , y o u s l o w l y w e a r a w a y l a y e r s o f t h i s m a t e r i a l . A n d s o y o u c a n a c t u a l l y r e c o n s t r u c t a 3 D m a p w i t h a l m o s t n a n o m e t e r p r e c i s i o n o f e v e r y s i n g l e i s o t o p e t h a t w a s a t e v e r y l o c a t i o n , w h i c h i s q u i t e c o o l . A s y o u c a n s e e , t h e s e m a s t e r c h a r g e r a t i o s c a n d e p e n d o n w h i c h i s o t o p e o f s i l i c o n y o u h a v e , w h a t s o r t o f c l u s t e r , w h a t m o l e c u l e , w h a t c h a r g e y o u h a v e .
A n d y o u c a n d o s o m e p r e t t y c r a z y a n a l y s i s o f t h i n g s t o e v e n f i g u r e o u t w h a t s o r t o f c o m p o u n d s e x i s t o n s u r f a c e s , b e c a u s e s o m e t i m e s y o u s p u t t e r o f f w h o l e m o l e c u l e s . T h e y ' r e g o i n g t o h a v e t h e i r o w n m a s s t o c h a r g e r a t i o . A n d t h a t ' s w h a t w e d i d f o r t h i s l e a d b i s m u t h w o r k . L o t s o f X P S s p e c t r a t o j u m p t h r o u g h .
W e w a n t e d t o f i n d o u t w h i c h o x i d e s w e r e f o r m i n g a n d i n w h a t o r d e r . W h i c h o n e ' s t h e b e s t o n e I w a n t t o s h o w ? T h i n k i t ' s t h i s o n e . S o i n t h i s c a s e , w e u s e d i o n s p u t t e r i n g t o s p u t t e r a w a y s u r f a c e l a y e r s t o a d e p t h o f a f e w h u n d r e d n a n o m e t e r s , a n d w e ' r e a c t u a l l y a b l e t o s h o w t h a t t h e c h r o m i u m o x i d e , r i g h t h e r e , w a s o n t h e o u t s i d e o f t h e s a m p l e , f o l l o w e d b y s i l i c o n o x i d e , f o l l o w e d b y i r o n m e t a l .
S o i n t h i s w a y , w e w e r e a b l e t o f i g u r e o u t u s i n g X P S , t h e n a t u r e o f t h e o x i d e s a n d u s i n g S I M S , t h e o r d e r o f t h e o x i d e s , s o n o t o n l y h o w f a s t w e r e t h e y g r o w i n g t o n a n o m e t e r p r e c i s i o n , b u t i n w h a t o r d e r d i d t h e y f o r m . A n d t h a t h e l p e d u s f i g u r e o u t t h i s s o r t o f s y n e r g i s t i c c h r o m i u m a n d s i l i c o n o x i d a t i o n m e c h a n i s m t h a t h e l p s r e a l l y p r o t e c t t h e l a y e r s o f t h e s t a i n l e s s s t e e l a n d e x p l a i n w h y i t ' s c o r r o s i o n r e s i s t a n t l e a d b i s m u t h , a l l u s i n g p r i n c i p l e s f r o m 2 2 . 0 1 .
S o i t ' s a b o u t t w o o f f i v e o f . S o I w a n t e d t o s t o p a n d s e e i f y o u g u y s h a v e a n y q u e s t i o n s o n t h e s e a n a l y t i c a l t e c h n i q u e s , k n o w i n g t h a t w e ' r e a c t u a l l y g o i n g t o g o d o a c o u p l e o f t h e s e n e x t F r i d a y . H a s a n y o n e u s e d a n y o f t h e s e b e f o r e ? Y e a h , w h i c h o n e s h a v e y o u u s e d ?
A U D I E N C E : S E M a n d X P S , X P S [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : S E M a n d X P S ? O K , c o o l . Y e a h , w e ' v e g o t a l l t h e s e i n s t r u m e n t s I t h i n k e x c e p t f o r S I M S h e r e a t M I T . Y e a h . Y e a h .
A U D I E N C E : S o r r y , w h a t i s t h a t s e c o n d e q u a t i o n o n t h e e n e r g y f o r C o m p t o n s c a t t e r i n g ?
M I C H A E L S H O R T : T h i s w o u l d b e t h e e n e r g y o f t h e C o m p t o n e l e c t r o n t h a t c o m e s o u t w h e n a p h o t o n s c a t t e r s o f f o f i t . S o t h e p h o t o n w i l l e n d u p l o s i n g s o m e e n e r g y , a n d t h e C o m p t o n e l e c t r o n w i l l p i c k u p t h a t e n e r g y .
A U D I E N C E : [ I N A U D I B L E ]
M I C H A E L S H O R T : S o r r y ?
A U D I E N C E : W h a t ' s t h e d e n o m i n a t o r o f t h a t ?
M I C H A E L S H O R T : I t ' s a 1 p l u s a l p h a t i m e s 1 m i n u s c o s i n e t h e t a , w h e r e a l p h a - - I ' l l m e n t i o n w h a t a l p h a i s . I t ' s a r a t i o o f t h e p h o t o n e n e r g y t o t h e e l e c t r o n r e s t m a s s e n e r g y . T h i s i s k i n d o f a n i c e - - o n t h e s e t w o b o a r d s r i g h t h e r e , i t ' s k i n d o f a n i c e s u m m a r y o f t h e s t u f f w e ' v e b e e n d o i n g o v e r t h e l a s t t h r e e w e e k s o r s o , a n d t h e n a l l t h e s t u f f I s h o w e d y o u t o d a y i s w h a t y o u c a n d o w i t h i t .