俄歇电子AES能谱2016课件.ppt

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1、Auger电子能谱(AES)AugerElectronspectroscopy1.前言1925年PierreAuger在Wilson云室中发现了俄歇电子1953年J.J.Lander首次使用了电子束激发的俄歇电子能谱1967年在Harris采用了微分锁相技术，使俄歇电子能谱获得了很高的信背比后，才开始出现了商业化的俄歇电子能谱仪1.前言现有很高微区分辨能力的扫描俄歇微探针（ScanningAugerMicroprobe,SAM）,成为微区分析的有力工具电子计算机的引入，使能谱仪的功能更趋完善。目前其已成为许多科学领域和工业应用中的最重要的表面分析手段之一。1.前言--AES

2、的特点表面性（1-2nm）具有很高的表面灵敏度，其检测极限约为1-5原子单层同时定性分析除氢氦以外的所有元素半定量分析表面成份化学价态分析微区分析界面分析2.Auger过程(a)KL1L3Auger跃迁(b)K1辐射跃迁入射电子束和物质作用，可以激发出原子的内层电子形成空穴。外层电子填充空穴向内层跃迁过程中所释放的能量，可能以X光的形式放出，即产生特征X射线，也可能又使核外另一电子激发成为自由电子，这种自由电子就是俄歇电子。在原子内某一内层电子电离而形成空位(如K层)，则该电离原子的去激发可以有两种方式：一个能量较高态的电子填充该空位，同时发出特征X射线，即辐射跃迁。一个

3、较高能量的电子跃迁到空位，同时另一个电子被激发发射，这是一无辐射跃迁过程，这一过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。Auger跃迁的标记Auger跃迁的标记以空位、跃迁电子、发射电子所在的能级为基础。如初态空位在K能级，L1能级上的一个电子向下跃迁填充K空位，同时激发L3上的一个电子发射出去便记为KL1L3。一般地说，任意一种Auger过程均可用WiXpYq来表示。此处，Wi,Xp和Yq代表所对应的电子轨道。2.2AESAuger效应电子能级、X射线能级和电子数3d5/23d3/23p3/23p1/23s1/22p3/22p1/22s1/21s1/2

4、M5M4M3M2M1L3L2L1KAESAuger效应电子能级、X射线能级和电子数4f5/24f5/24d5/24d3/24p3/24p1/24s1/2

5、N7N6N5N4N3N2N12.3EAES与XAES的比较用电子束作为激发源的优点是：电子束的强度大于X射线源多个数量级；电子束可以进行聚焦，具有很高的空间分辨率；电子束可以扫描，具有很强的图像分析功能；由于电子束束斑直径小，具有很强的深度分析能力。EAES与XAES的比较XAES也具有很多优点：（1）由于X射线引发的二次电子较弱，俄歇峰具有很高的信/背比；（2）X射线引发的俄歇电子具有较高的能量分辨率；（3）X射线束对样品的表面损伤小得多。2.4俄歇分析的选择对于Z≤14的元素，采用KLL俄歇电子分析；1

6、442时，以采用MNN和MNO俄歇电子为佳。2.5俄歇电子产额俄歇电子产额或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射线是两个互相关联和竞争的发射过程。俄歇电子产额与原子序数的关系由图可知，Z<19，发射俄歇电子的几率在90％以上；随Z的增加，X射线荧光产额增加，而俄歇电子产额下降。Z<33时，俄歇发射占优势。2.6俄歇电子能谱的基本原理俄歇电子的能量和入射电子的能量无关，只依赖于原子的能级结构和俄歇电子发射前它所处的能级位置。产生的俄歇电子动能：Ewxy=Ew-Ex-EyAuger电子能谱手册Pe

7、rkin-Elmer公司的Auger电子能谱手册，其中给出了各种原子不同系列的Auger峰位置。每种元素的各种Auger电子的能量是识别该元素的重要依据。3.俄歇电子能谱仪的组成主要组成部分：电子枪、能量分析器、二次电子探测器、（样品）分析室、溅射离子枪和信号处理与记录系统等。样品和电子枪装置需置于超高真空分析室中。俄歇谱仪示意图3.1电子枪电子枪是用于激发Auger电子的装置。电子枪的电子束斑直径，决定着SAM的空间分辨率。目前，商品仪器中，最小的电子束斑直径为<15nm，最大加速电压为20keV。3.2电子能量