D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1984.03.009 北京钢铁学院学报 1984年第3期 金属腐蚀研究中的椭偏术 7 商蚀教研室 陈小平李辉勒过家驹 摘要 本文着重介绍了椭偏术的基本原理及其在腐蚀研究领域中应用的技术问题及解 ·央方法。并应用椭偏仪和电化学测试方法对不锈钢缝隙腐蚀表面膜的动力学规律进 行了初步探讨，结果表明，椭偏术原理，计算是复杂的，但操作筒便。用于腐蚀金 属表面膜的原位测试，则有它独到的优点。 早在上世纪末，德国的Drude教授就建立了椭偏术的基本理论」，并据此设计出了 椭偏测厚仪。由于当时无法解决椭偏术涉及到的数学计算问题，所以椭偏术在当时未得到应 用和发展。在本世纪六十年代和七十年代，由于电子计算机的普及应用及微处理机的大量问 2 世，使得椭偏术及其仪器的研制都得到了迅速的发展【2！【8。 ·近些年来，固体表面分析技术迅速发展，已经应用俄欧电子能谱(AES),低能电子衍 射(LEED)及x射线光电子能谱(xps)等近代实验技术对金属表面膜的化学成份、表面结 构及表面能态进行了精确的测定及分析。然而，对金属在腐蚀性水溶液介质中膜的生长及溶 解，膜的变化等现象进行原位的，动态的观测却只有椭偏术可以胜任。这一点对腐蚀研究人 员是最为宝贵的。此外，椭偏术不干扰被测体系，可与电化学等其它测试技术配合使用，对 被测体系的腐蚀过程得出更为合理的结论。 六十年代末期，国外的腐蚀研究者开始将椭偏术广泛地应用于腐蚀研究领域，这些年 来，他们通过椭偏术获得了许多珍贵的信息【」。然而，我国的腐蚀研究入员至今还很少开 展这方面的工作。本文旨在介绍椭偏术的基本原理及其在腐蚀研究领域中应用的技术问题及 解决方法，并且例举了我们应用椭偏术对不锈钢缝隙腐蚀所进行的研究工作，希望能引起广 大腐蚀工作者的兴趣，使椭偏术在腐蚀研究领域中得到更广泛的应用。 一、桶偏术 椭偏术是一种测量尚体表面薄膜厚度及折射率的表面测试方法。由于该方法利用椭圆偏 振光在固体表面上反射前后偏振状态的变化来计算表面薄膜的厚度及折射率。故称此方法为 椭偏术，称所使用的仪器为椭偏仪。 椭偏术的基本原理如图1，图2，图3所示。 作光束前进方向上任选点O,O点做光束垂直而，入射平面交于OP,建立直角座标 系POS,各轴方向如图2所示。 84北 京 铜 铁 学 院 学 报 一 年 第 期 金属腐蚀研究中的椭偏术 腐蚀 教研 室 陈小平 李娜幽 过家驹 摘 要 本文着重介 绍 了椭偏 术 的墓 本原理及 其在 腐蚀研 究领域 中应用 的技术 问题及 解 决 方法 。 并应 用椭 偏仪和 电化学测 试 方法对不 锈 钢缝 除腐蚀表面 膜的动力学规律进 行 了初步探讨 ， 结果表 明 ， 椭偏 术原理 ， 计算是 复杂的 ， 但操作简便 。 用 于 腐性 金 属表面 膜的原位测 试 ， 则有 它独 到的优 点 。 早 在 上世 纪末 ， 德国的 教授就 建立 了椭偏术的 基本理论 ‘ ’ ， 并据此 设计 出 一 ’ 椭偏测厚 仪 。 由于 当时无法 解决椭偏术涉 及到的 数学计 算问 题 ， 所 以椭偏术在 当时未得到应 用 和 发展 。 在本世 纪六十 年代和七十 年代 ， 由于 电子计算机的 普及应用 及微 处理机的 大量 问 世 ， 使得椭偏术 及其仪器 的研 制都得到 了迅速 的 发展 〔 ’ 吕 。 近 些年来 ， 固体表面 分析技术迅速 发展 ， 已经 应 用 俄歇 电子能谱 ， 低能 电子衍 射 及 射线 光电子能 谱 等近 代实验技 术对金 属表 面膜 的 化学成份 、 表面 结 构 及 表面能 态 进行 了精确的 测定 及分析 。 然 而 ， 对金 属在腐蚀性 水 溶液介质 中膜 的生 长及溶 解 ， 膜的变 化等现象进 行原 位的 ， 动态的 观 测却只 有椭偏术可 以胜 任 。 这一点对腐蚀研究人 员是 最为宝贵的 。 此外 ， 椭 偏术不 干扰被测 体 系 ， 可 与电化学等其 它测试技 术 配合 使用 ， 对 被测体系的腐蚀过程 得出更为合理 的 结论 。 六十年代末期 ， 国外 的腐蚀 研究者 开始将椭偏术广 泛地应 用 于腐蚀 研 究 领域 ， 这些年 来 ， 他们 通过椭偏术 获 得了许多珍贵的信 息 ‘ ’ 。 然而 ， 我国的 腐蚀 研究人 员至今还很少开 展 这方面 的工 作 。 本文 旨在介绍椭偏术的 基本原理 及 其在腐蚀 研究领域 中应用 的技术问 题 及 解决方法 ， 并且例举了我们应用 椭偏术对不 锈钢缝 隙腐蚀所 进行 的研究工作 ， 希望能 引起广 大腐蚀工作者 的 兴趣 ， 使椭偏术在腐蚀研究领域 中得到更广 泛 的应用 。 才 一 、 椭 偏 术 椭 偏术是一 种测量 固体表 面 薄膜厚 度及 折射 率的 表面 测试方法 。 由于该方法利用 椭圆偏 振光 在 固体表面 上反射前后 偏振状 态的 变 化来计算表面 薄膜 的厚 度 及折射率 。 故称 此方法 为 椭偏术 ， 称所 使用 的 仪器 为椭偏 仪 。 椭偏 术的 基 本原理如图 ， 图 ， 图 所 示 。 一 庄光 束前进方 向 上任 选 点 ， 在 点做光 束垂直而 ， 与入射 平面 交于 ， 建立直 角座 标 系 。 各轴方 向 如 图 所 示 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1984．03．009