文档介绍：1?表面成分分析的主要技术?俄歇电子能谱分析(AES)?X射线光电子能谱分析(XPS)?场离子显微分析(FIM)?原子探针(Atom Probe)?离子探针(IMA)?低能电子衍射(LEED)2?俄歇(Auger)过程和俄歇电子? 1925年,法国科学家Pierre Auger 在用X射线研究某些惰性气体的光电效应时,意外地发现了一些短小的电子轨迹。轨迹的长度不随入射X射线的能量而变化,但随原子的不同而变化。Auger认为:这一现象是原子受激后的另一种退激过程所至。过程涉及原子内部的能量转换,而后使外层电子克服结合能向外发射。他的发现与所做的相应解释被证明是正确的。因此,用他的名字来命名这种过程和发射的电子。一、俄歇电子能谱分析3(1)原子内某一内层电子被激发电离从而形成空位,(2)一个较高能级的电子跃迁到该空位上,(3)再接着另一个电子被激发发射,形成无辐射跃迁过程,这一过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。?基本原理4?俄歇过程的系列和系列所包含的群系列——是以受激产生的空穴在哪一个主壳层来划分群——是在系列下以填补电子与发射电子在基态时的位置来划分。 K 系列KLL KLM KMM L 系列LMM LMN LNN M系列N系列MNN MNO NOO5?俄歇电子的能量由于俄歇电子是由原子各壳层电子的跃迁而产生的,而不同原子各壳层的能级都具有特定的值,因此,不同原子所产生的俄歇电子具有相应的特征能量。各种元素的俄歇电子能量原子序数3-10的原子产生KLL俄歇电子,对于原子序数大于14的原子可以产生KLL、LMM、MNN等俄歇电子6?俄歇电子的特点?具有一定的能量,能量的大小取决于原子内有关壳层的结合能。能量大小一般在几个eV至2400eV。由于俄歇电子的能量与原子的种类有关,也与原子所处的化学状态有关。因此,它是又一种特征能量,具有类似指纹鉴定的效果。因而可以用来鉴别和分析不同的元素及化学结构。7?虽然俄歇电子的实际发射深度取决于入射电子的穿透能力,但真正能够保持其特征能量而逸出表面的俄歇电子却仅限于表层以下0~3nm的深度范围。这是因为大于这一深度处发射的俄歇电子,在到达表面以前将由于与样品原子的非弹性散射而被吸收,或者部分地损失能量而混同于大量二次电子信号的背景。?0~3nm的深度只相当于表面几个原子层,这就是俄歇电子能谱仪作为有效的表面分析工具的依据。显然,在这样的浅表层内,入射电子束的侧向扩展几乎完全不存在,其空间分辨率直接与束斑尺寸dp相当。目前,利用细聚焦入射电于束的“俄歇探针仪”可以分析大约50nm的微区表面化学成分。8?俄歇电子能谱仪基本原理?俄歇电子能谱仪(Auger Electron Spetroscopy, AES)的基本原理是:用一定能量的电子束轰击样品,使样品内电子电离,产生俄歇电子,俄歇电子从样品表面逸出进入真空,被收集和进行分析。?由于俄歇电子具有特征能量,其特征能量主要由原子的种类确定。因此,测定俄歇电子的能量,就可以确定原子的种类,即进行定性分析;根据俄歇电子信号的强度,可确定元素含量,即进行定量分析。再根据俄歇电子能量峰的位移和形状变化,可获得样品表面信息。9?俄歇电子能谱分析的特点?分析层薄,能提供固体样品表面0~3nm区域薄层的成分信息;?可分析元素范围广,可分析出H和He以外的所有元素,对轻元素敏感;?分析区域小,可用于材料中≤50nm区域内的成分变化的分析;?能对元素的化学态进行分析;?定量分析精度较低。目前,利用俄歇电子能谱仪进行表面成分的定量分析,基本上只是半定量的水平。常规情况下,相对精度仅为30%左右。如果能对俄歇电子的有效发射深度估计较为准确,相对精度可提高到约5%。10?俄歇电子能谱分析?定性分析?实际分析的俄歇电子图谱是样品中所有元素俄歇电子图谱的组合,根据测试获得的俄歇电子谱中的位置和形状与手册中提供的纯元素的标准图谱进行对比来识别元素的种类,是俄歇电子能谱仪定性分析的主要内容。?标准俄歇图谱提供了各元素俄歇峰的能量位置、形状和相对强度。每种元素一般都有数个俄歇峰。