【正文】 的平移矢量方向上的間距為 2a和 2b，則其倒易矢量為 a﹡ /2和 b﹡ /2。 49 二維點(diǎn)陣衍射的布拉格定律 ? 在愛瓦爾德球作圖法中，可得 kˊsin φ =g 則， d sinφ =λ 即 這就是 二維點(diǎn)陣衍射的布拉格定律。 ? 因 低能電子衍射，入射波波長(zhǎng) 約 λ ＝ ～ ，與固體原子間距 相當(dāng) ， 故其 愛瓦爾德球的半徑 k=（ 1／ λ ） 也與 g相差不大，倒易桿將與球面相交兩點(diǎn) A和 Aˊ 。 48 二維點(diǎn)陣衍射 的 愛瓦爾德球 作圖法 ? 二維點(diǎn)陣衍射 的 愛瓦爾德球 作圖法： ? 對(duì)單原子層的二維點(diǎn)陣，其厚度僅為晶體此原子面的間距(如 ： 簡(jiǎn)單立方， (001)原子層的厚度為 c)。a﹡= 0 a﹡ =b/A， b﹡ =a/A 其中 A＝ ︱ a b︱ 是二維點(diǎn)陣的“單胞”面積。b﹡ ＝ 1 a 2. 二維 周期點(diǎn)陣 ： 平移矢量為 a和 b， 則衍射還需滿足另?xiàng)l件： bsinφ ˊ=k λ 46 與 X射線的一維、二維衍射的相似 ??????KbHa????)c o s( co s)c o s( co s00?一維原子列的衍射 二維點(diǎn)陣衍射 47 二維點(diǎn)陣衍射的倒易點(diǎn)陣 ? 用 倒易點(diǎn)陣 處理 二維點(diǎn)陣衍射 問題： ? 設(shè)點(diǎn)陣常數(shù)為 a和 b的二維點(diǎn)陣 (a)，定義一個(gè)相應(yīng)的倒易點(diǎn)陣圖 (b)，其點(diǎn)陣常數(shù)為 a﹡ 和 b﹡ ，滿足如下關(guān)系： 二維點(diǎn)陣 (a)及其倒易點(diǎn)陣 (b) a 45 一、二維點(diǎn)陣的衍射 1. 一維周期點(diǎn)陣： （ 單位平移矢量為 a） ? 對(duì)由散射質(zhì)點(diǎn) （ 原子 ） 構(gòu)成的一維周期性點(diǎn)陣 ， 當(dāng)波長(zhǎng)為λ 的 電子波垂直入射時(shí) ， 則在與入射反方向相交成 φ 角的背散射方向上 ， 將得到相互加強(qiáng)的散射波 。 ? ? 樣品室 真空度 ： 應(yīng) 提高到 10—8 Pa數(shù)量級(jí) ； 用離子轟擊 、 凈化樣品表面 ， 并以液氦冷卻 。 據(jù)估計(jì) ： ? 在 10－ 4Pa真空 ： 表面吸附層單原子層只需一秒鐘； ? 在 10－ 7Pa真空 ： 約需 1000秒鐘左右。 ? 低能電子衍射：成為固體表面結(jié)構(gòu)分析極為有效的工具。 42 第二節(jié) 低能電子衍射 43 低能電子衍射 ? 低能電子衍射： ? 是指利用 10～ 500eV能量的入射電子束，照射晶體樣品表面，通過 彈性背散射電子波 的相互干涉產(chǎn)生衍射（花樣）現(xiàn)象，來對(duì) 固體表面結(jié)構(gòu) 進(jìn)行 分析 。離子刻蝕后，再測(cè)試發(fā)現(xiàn)：晶界上 P富集顯著，比晶內(nèi)高 235倍，而在晶界兩側(cè)迅速下降，在表面下 。 41 應(yīng)用舉例（ 3） ? 3. 斷裂原因分析： 如 后，在 396594℃ 回火后緩冷 ，產(chǎn)生明顯的回火脆性。而 ≥9%Cr合金形成層狀氧化物，即外層存在 Fe2O3，內(nèi)層是 Fe3xCrxO4，靠近基體的為鉻氧化物和 Fe。 40 應(yīng)用舉例（ 2） ? 2. 氧化和腐蝕： ? 利用 AES研究添加 3%、 9%、 12%和 18%Cr的 FeCr合金在 400℃ 溫度下形成氧化物的組成和性能。 39 應(yīng)用舉例（ 1） ? 1 . 地質(zhì)、礦物： ? 下圖為由 阿波羅宇宙飛船帶回地球的月球塵埃顆粒 的俄歇譜。也可用金相法切取橫截面，磨平，拋光或適當(dāng)腐蝕顯示組織特征，然后再進(jìn)行俄歇圖像分析。 ? 一般利用樣品沖斷裝置，在超高真空中使試樣沿界面斷裂，得到新鮮的清潔斷口，然后以盡量短的時(shí)間間隔，對(duì)該斷口進(jìn)行俄歇分析。 ? 方法：通常采用惰性氣體離子濺射的深度剖面法；因?yàn)R射速率取決于被分析的元素，離子束種類、入射角、能量和束流密度等多因素，濺射速率難以確定，一般用濺射時(shí)間表示深度變化。它是利用俄歇峰的化學(xué)位移，譜線變化（峰出現(xiàn)或消失），譜線寬度和特征強(qiáng)度變化等信息，可推知被測(cè)原子的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)。 ? 2. 微區(qū)分析： 利用俄歇能譜面分布或線分布分析就是微區(qū)分析。強(qiáng)度表示法：指微分譜中正、負(fù)兩峰間距離，稱峰到峰高度。 33 俄歇電子顯微分析譜圖－ 錫 銀 銅 Bi系材料 34 俄歇電子面分析成分分布圖 ? 試樣：錫 銀 銅 Bi系材料 ? 左上 為試樣表面二次電子像 ? 左下 為 Ag的俄歇電子分布圖 ? 右下 為 Cu的俄歇電子分布圖 ? 右上 為兩元素分布與二次電子形貌像重疊圖（紅－ Cu，綠－ Ag） 35 俄歇電子能譜分析的應(yīng)用 ? 通過測(cè)定和解釋 AES的特征能量、強(qiáng)度、峰位移、譜線形狀和寬度等信息，能獲得固體表面的組成、濃度、化學(xué)狀態(tài)等多種情報(bào)。 ? 當(dāng)表面同時(shí)存在較多元素時(shí)，俄歇譜線重疊現(xiàn)象增多。 ? 絕大多數(shù)元素和一些典型化合物的俄歇積分譜和微分譜已匯編成標(biāo)準(zhǔn) AES手冊(cè)，因此，由測(cè)得的俄歇譜來鑒定探測(cè)體積內(nèi)的元素組成是比較方便的。 ? 定量分析： ? 以峰 峰值（正負(fù)峰高度差）代表俄歇峰的強(qiáng)度－－用于 定量分析 。 ? 直接譜微分后，改變了譜峰形狀，即直接譜的一個(gè)峰，其微分譜上變成一個(gè)“正峰”和一個(gè)“負(fù)峰”，提高了信噪比，這樣便于識(shí)譜。 ① 直接譜： ? 即為俄歇電子強(qiáng)度（電子數(shù)） N(E)與其能量 E的分布 N(E)E圖。 ? 連續(xù)地改變外筒的偏轉(zhuǎn)電壓 U，即可得 N(E)隨電子能量 E分布的譜曲線，即：N(E)E譜線 。 ? r1 ＝ 3cm，而 r2=2r1。 29 電子能量分析器 ? 圓筒鏡分析器 （ CMA）： ? 它由兩個(gè)同軸的圓筒形電極所構(gòu)成的靜電反射系統(tǒng)，內(nèi)筒上開有環(huán)狀的電子入口 (E)和出口 (B)光闌，內(nèi)筒和樣品接地，外筒接偏轉(zhuǎn)電壓 U。 ? 俄歇譜儀采用的 電子能量分析器 ： 主要有 ① 阻擋場(chǎng)分析器 （ RFA） ； ② 圓筒鏡分析器 （ CMA）。 27 日本電子的公司俄歇電子顯微分析儀 JAMP7810 SCANNING AUGER MICROPROBE JAMP9500F Field Emission Auger Microprobe 28 三、俄歇電子能譜的檢測(cè) ? 俄歇電子： 為 低能的微弱信息 ，在其能量范圍內(nèi)，由入射電子所激發(fā)產(chǎn)生的大量二次電子和非彈性背散射電子構(gòu)成了很高的背景強(qiáng)度。這樣當(dāng)離子槍工作時(shí)，分析室仍可處于高真空度。 ? 濺射離子槍： 它由離子源和束聚焦透鏡等部分組成。 ? 電子槍： 為俄歇電子激發(fā)源。 ? 目前，利用細(xì)聚焦入射電子束的 “ 俄歇探針儀 ” －－可分析大約 50nm微區(qū)表面的化學(xué)成分。 ? ～ 1nm深度： 約幾個(gè)原子層 ，故俄歇電子能譜儀是有效的表面分析工具。 ? 大多數(shù)元素： ? 在 50～ 1000 eV能量范圍內(nèi)都有較高的俄歇電子產(chǎn)額。 24 ? 通常，分析所用的俄歇電子： Z≤ 14的元素，采用 KLL電子來鑒定； 2. 對(duì) Z 14的元素，采用 LMM電子比較合適； 3. 對(duì) Z≥ 42的元素，以 MNN和 MN0電子為佳。 故 俄歇電子能譜分析 對(duì)輕元素特別有效 。 圖 149 各種元素的俄歇電子能量 23 俄歇電子產(chǎn)額 ② 俄歇電子產(chǎn)額 ： 隨原子序數(shù) Z的變化。 ? 各元素不同躍遷，發(fā)射俄歇電子能量如圖所示。 21 一、俄歇躍遷及其幾率 ? 俄歇電子 特點(diǎn)： ① 能量低，約 50～ 1500eV，但能量具有特征值； 原子發(fā)射一個(gè) KL2L2俄歇電子，其能量： 22 俄歇電子發(fā)射形式和能量 ? 如：初始 K激發(fā) → K系 輻射 ： (Kα1， Kα2， Kβl， … 等 )； ? 發(fā)射 不同能量 K系俄歇電子：（ KL1L1， KL1L2,3， … 等 )。 19 第三節(jié) 俄歇電子能譜儀 20 俄歇電