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1、俄歇电子能谱法 AugerElectronicSpectrom 材料物理与化学研究中心侯亮亮 AES 俄歇效应俄歇电子能谱仪俄歇电子能谱分析俄歇电子能谱法的应用 一基本原理 1 俄歇电子的产生 俄歇效应退激发过程的两种方式发射特征x射线发射俄歇电子 2 俄歇电子的标识与俄歇电子的能量图2 10所示之俄歇电子标识为kl2l3俄歇电子 kl2l3顺序表示俄歇过程初态空位所在能级 向空位作无辐射跃迁电子原在能级及所发射电子原在能级的能级符号 对于孤立原子kl2l3俄歇电子能量 动能 Ekl2l3取决于俄歇电子过程初态与终态能量 电子结合能 之差 即Ekl2l3 Ebk E bl2 E bl3 3 俄
2、歇电子产额俄歇电子产额或俄歇跃迁几率决定俄歇谱峰强度 直接关系到元素的定量分析 俄歇电子与特征x射线是两个相互关联和竞争的发射过程 对同一k层空穴 退激发过程中荧光x射线与俄歇电子的相对发射机率 即荧光产额 k 和俄歇电子产额 k 满足 k 1 k 4 直接谱与微分谱直接谱即俄歇电子强度 密度或电子数 N E 对其能量E的分布N E E 微分谱即dN E dE E 5 化学位移与伴峰原子化学环境变化 不仅可能引起俄歇峰的位移 称化学位移 也可能引起其强度的变化 这两种变化的交叠 则将引起俄歇谱 图 形状的变化 除化学环境变化引起俄歇谱 图 变化外 由于俄歇电子逸出固体表面时 有可能产生不连续的
3、能量损失 从而造成在主峰的低能端产生伴峰的现象 返回 二俄歇电子能谱仪 俄歇电子能谱仪包括以下几个主要部分 电子枪能量分析器 RFA CMA 二次电子探测器 样品 分析室溅射离子枪信号处理与记录系统返回 三俄歇电子能谱分析 1 定性分析定性分析的任务是根据实测的直接谱 俄歇峰 或微分谱上的负峰的位置识别元素 方法是与标准谱进行对比 定性分析的一般步骤 a 利用 主要俄歇电子能量谱 确定实测谱中最强峰可能对应的几种元素 b 实测谱与可能的几种元素的标准谱对照 确定最强峰对应元素 并表明属于此元素的所有峰 c 反复重复上述步骤识别实测谱中尚未标识的其余峰 2 定量分析因为影响俄歇信号强弱的因素很多
4、 俄歇能谱的定量分析比较复杂 因此 俄歇能谱分析精度较低 基本是半定量的水平 俄歇电子计数率 IA 与单位体积中原子数 N 的关系可用下述简化式表示IA G 1 r IpN e 1 W Ep EW G 与实验装置有关的仪器因子r 被散射因子Ip 入射电子束流强度 e 俄歇电子在固体中的非弹性散射平均自由程 w W空穴的荧光X射线产额 Ep EW 能量为Ep的入射电子对EW能级的电离几率 相对灵敏度法分析依据为Gx Ix Sx Ia Sa Gx 待测元素 x 的原子质量分数Ia 元素 a 的俄歇电子 主峰 强度 a代表样品中各种元素Sa 元素 a 的相对灵敏度因子 即Ia与银元素俄歇信号 主峰 强度 IAg 的相对比值返回 四 俄歇电子能谱法的应用 应用 a 材料表面偏析 表面杂质分布 晶界元素分析 b 金属 半导体 复合材料等界面研究 c 薄膜 多层膜生长机理的研究 d 表面的力学性质 e 表面化学过程研究 f 集成电路掺杂的三维微区分析 g 固体表面吸附 清洁度 沾染物鉴定等 局限性 a 不能分析氢和氦元素 b 定量分析准确度不高 c 对多数元素的探测灵敏度为原子摩尔分数0 1 1 0 d 电子束轰击损伤和电荷积累问题限制其在有机材料 生物样品和某些陶瓷材料中的应用 e 对样品要求高 表面必须清洁 最好光滑 等 返回 THANKYOU
