俄歇電子能譜ppt課件(已修改)
2025-05-18 01:38 本頁面
【正文】 俄歇電子能譜 (AES) 俄歇電子能譜法 ? 俄歇電子能譜法 是用具有一定能量的電子束 (或 X射線 )激發(fā)樣品俄歇效應，通過檢測俄歇電子的能量和強度，從而獲得有關材料表面化學成分和結構的信息的方法。 俄歇電子能譜 (AES) 俄歇電子能譜的基本機理是：入射電子束或 X射線使原子內層能級電子電離，外層電子產生無輻射俄歇躍遷，發(fā)射俄歇電子，用電子能譜儀在真空中對它們進行探測。 ?1925年法國的物理學家俄歇（ ）在用 X射線研究光電效應時就已發(fā)現(xiàn)俄歇電子，并對現(xiàn)象給予了正確的解釋。 ?1968年 ，使俄歇電子能譜開始進入實用階段。 ?1969年， Palmberg、 Bohn和 Tracey引進了筒鏡能量分析器，提高了靈敏度和分析速度，使俄歇電子能譜被廣泛應用。 俄歇過程和俄歇電子能量 WXY俄歇過程示意圖 WXY躍遷產生的俄歇電子的動能可近似地用經驗公式估算 ， 即： YXWW X YEEEE???俄歇電子 俄歇過程至少有兩個能級和三個電子參與，所以氫原子和氦原子不能產生俄歇電子。(Z?3)孤立的鋰原子因最外層只有一個電子，也不能產生俄歇電子，但固體中因價電子是共用的，所以金屬鋰可以發(fā)生 KVV 型的俄歇躍遷。 俄歇電子產額 ? 俄歇電子產額或俄歇躍遷幾率決定俄歇譜峰強度，直接關系到元素的定量分析。俄歇電子與熒光 X射線是兩個互相關聯(lián)和競爭的發(fā)射過程。對同一 K層空穴，退激發(fā)過程中熒光X射線與俄歇電子的相對發(fā)射幾率，即熒光產額 (?K)和俄歇電子產額 ( )滿足 =1－ ?K K?K?俄歇電子產額與原子序數(shù)的關系 由圖可知，對于 K層空穴 Z19，發(fā)射俄歇電子的幾率在 90％以上；隨 Z的增加， X射線熒光產額增加，而俄歇電子產額下降。 Z33時，俄歇發(fā)射占優(yōu)勢。 俄歇分析的選擇 ? 通常 ? 對于 Z≤14的元素，采用 KLL俄歇電子分析； ? 14Z42的元素，采用 LMM俄歇電子較合適； ? Z42時，以采用 MNN和 MNO俄歇電子為佳。 為什么說俄歇電子能譜分析是一種表面分析 方法且空間分辨率高？ ? 大多數(shù)元素在 50~1000eV能量范圍內都有產額較高的俄歇電子，它們的有效激發(fā)體積（空間分辨率）取決于入射電子束的束斑直徑和俄歇電子的發(fā)射深度 。 ? 能夠保持特征能量（沒有能量損失）而逸出表面的俄歇電子，發(fā)射深度僅限于表面以下大約 2nm以內，約相當于表面幾個原子層，且發(fā)射（逸出）深度與俄歇電子的能量以及樣品材料有關。 ? 在這樣淺的表層內逸出俄歇電子時，入射 X射線或電子束的側向擴展幾乎尚未開始，故其空間分辨率直接由入射電子束的直徑決定。 直接譜與微分譜 ? 直接譜 ：俄歇電子強度 [密度 (電子數(shù) )]N(E)對其能量 E的分布 [N(E)－ E]。 ? 微分譜 ：由直接譜微分而來，是 dN(E)/dE對 E的分布[dN(E)/dE－ E]。 俄歇電子能譜示例 (Ag的俄歇能譜 ) 石墨的俄歇譜 從微分前俄歇譜的 N(E)看出，這部分電子能量減小后迭加在俄歇峰的低能側，把峰的前沿變成一個緩慢變化的斜坡，而峰的高能側則保持原來的趨勢不變。俄歇峰兩側的變化趨勢不同，微分后出現(xiàn)正負峰不對稱 。 化學位移效應 化學環(huán)境的強烈影響常常導致俄歇譜有如下三種可能的變化： (稱為化學效應 ) 錳和氧化錳的俄歇電子譜 1）俄歇躍遷不涉及價帶，化學環(huán)境的不同將導致內層電子能級發(fā)生微小變化，造成俄歇電子能量微小變化，表現(xiàn)在俄歇電子譜圖上，譜線位置有微小移動，這就是 化學位移 。 錳和氧化錳的俄歇電子譜 3,23,23 MML5,43,23 MML5,45,43 MML氧化錳 540eV 587eV 636eV 錳 543eV 590eV 637eV 錳 氧化錳 2）當俄歇躍遷涉及到價電子能帶時，情況就復雜了，這時俄歇電子位移和原子的化學環(huán)境就不存在簡單的關系，不僅峰的位置會變化，而且峰的形狀也會變化。 Mo2C、 SiC、石墨和金剛石中 碳的 KLL（ KVV或）俄歇譜 3)能量損失機理導致的變化將改變俄歇峰低能側的拖尾峰。 由于俄歇電子位移機理比較復雜，涉及到 三個能級，不象 X射線光電子能譜那樣容易識別和 分析，并且通常使用的俄歇譜儀分辨率較低，這方 面的應用受到了很大的限制。 俄歇電子能譜法的應用 ? 優(yōu)點 ： ? ①作為固體表面分析法，其信息深度取決于俄歇電子逸出深度 (電子平均自由程 )。對于能量為 50eV~2keV范圍內的俄歇電子，逸出深度為 ~2nm。深度分辨率約為 1nm，橫向分辨率取決于入射束斑大小。 ? ②可分析除 H、 He以外的各種元素。 ? ③對于輕元素 C、 O、 N、 S、 P等有較高的分析靈敏度。 ? ④可進行成分的深度剖析或薄膜及界面分析。 在材料科學研究中的應用 ? ① 材料表面偏
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