材料现代研究方法(AES) (NXPowerLite)

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1、Auger电子能谱(AES)AugerElectronspectroscopyAESAuger效应1925年PierreAuger在Welson云室内观察到Auger电子径迹，并正确地解释了这种电子的来源。尽管当时人们已经认识到它可以成为一种成分分析的手段，但直到六十年代中期，随着金属的超高真空系统和高效的微弱信号电子检测系统的发展，才出现了可以用于表面分析的实用Auger电子能谱仪。随着科学技术的不断发展，使Auger电子能谱仪的性能不断改进，并出现了扫描Auger电子显微术(SAM),成为微区分析的有力工具。电子计算

2、机的引入，使Auger电子能谱仪的功能更趋完善。目前，Auger电子能谱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。AESAuger效应在实用的Auger电子能谱仪中，初态空位的产生是通过具有一定能量的电子束轰击样品表面而实现的。用于表面分析的Auger电子的能量一般在0--2000eV之间。AESAuger效应Auger过程EnergysourceEjectedcoreelectronOuterelectronfillscorelevelholeTransferofexcessenergyAugerel

3、ectronemittedAESAuger效应(a)KL1L3Auger跃迁(b)K1辐射跃迁Auger过程原子在X射线、载能电子、离子或中性粒子的照射下，内层电子可能获得足够的能量而电离，并留下空穴。此时原子处于不稳定的激发态。辐射跃迁(X射线)退激发俄歇跃迁(俄歇电子)AESAuger效应在原子内某一内层电子电离而形成空位(如K层)，则该电离原子的退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

4、过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。AESAuger效应Auger电子的发射牵涉到三个电子的能级：空位、跃迁电子、发射电子所在的能级。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。Wi,Xp和Yq代表所对应的电子轨道。ML3L2L1KAESAuger效应俄歇电子发射过程示意图•光电子•••••••••••°••••••••••°°俄歇电子•••••••••••°°俄歇电子•••

5、••••••••°°俄歇电子•KL1L1LM1M1L2,3VVAuger电子能谱手册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。AESAuger效应电子能谱电子逃逸深度平均自由程和平均逸出深度平均自由程和平均逸出深度是两个类似的概念。平均自由程是指在理论上，电子经受非弹性散射的平均距离。平均逸出深度指的是在实际测量中，电子经受非弹性散射的平均深度：具有确定能量Ec的电子能够通过而不损失能量的最大距离。逃逸深度λ与入射粒子无关，是出射电子能量的函数。电子逃逸深度电子

6、逃逸深度俄歇电子的逃逸深度与背散射电子和X射线发射深度的对比AESAES分析方法定性分析定性分析是进行AES分析的首要内容，其任务是根据测得的Auger电子谱峰的位置和形状识别分析区域内所存在的元素。AES定性分析的方法是将采集到的Auger电子谱与标准谱图进行对比，来识别分析区域内的未知元素。由于微分谱具有比较好的信背比，利于元素的识别，因此，在定性分析中，一般用微分谱。AESAES分析方法定性分析在《Auger电子谱手册》中，有“主要Auger电子能量图”及Li~U的各元素标准谱图，还有部分元素的氧化物及其它化

7、合物的标准谱。气体元素及部分固体元素的标准谱是以化合物或注入到某一材料中给出的。谱中标有元素的Auger峰位，杂质元素的Auger电子峰用元素符号标出。AESAES分析方法定性分析在标准谱中，激发Auger电子的电子束能量是固定的，一般是3keV,5keV。因此，在采集Auger电子谱时，应选择与标准谱相同的电子束电压。微分谱中Auger电子的峰位以负峰位置为准。AESAES分析方法定性分析Al的标准AES谱AESAES分析方法定性分析Al2O3的标准AES谱AESAES分析方法定性分析(1)首先选择最强的

8、峰，判断可能是什么元素。由于峰位接近或重叠，一个峰位有时对应几种元素。然后，根据标准谱确定它究竟是什么元素。考虑到可能存在化学位移，能量相差几个电子伏是不重要的。(2)利用标准谱标明属于该元素的所有峰。AESAES分析方法定性分析(3)选择除已识别元素峰外的最强峰，重复上述过程。对含量少的元素可能只