现代材料分析方法(6-AES)

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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。电子计算机的引入，使Auger电子

2、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Auger过程EnergysourceEjectedcoreelectronOuterelectronfillscorelevelholeTransferofexcessenergyAugerelectronemittedAES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

3、。辐射跃迁(X射线)退激发俄歇跃迁(俄歇电子)AESAuger效应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，这一过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。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

4、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•••••••••••°°俄歇电子•KL1L1LM1M1L2,3VVN7N6N5N4N3N2N1

5、4f7/24f5/24d5/24d3/24p3/24p1/24s1/2M5M4M3M2M1L3L2L1K3d5/23d3/23p3/23p1/23s1/22p3/22p1/22s1

6、/21s1/2电子能级、X射线能级和电子数KLL系列KL1L1……………2s0p6(1S)KL1L2,3…………2s1p5(1P,3P)KL2,3L2,3……2s22p4(1D,3P,1S)Auger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AESAuger电子的能量和产额Auger电子几率电子能谱AESAuger电子能谱的测量微分谱Fe经轻微氧化的d[EN(E)]/dE谱和dN(E)/dE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

7、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。电子逃逸深度电子逃逸深度电子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从1967年L.A.Harris采用微分方法和锁定放大技术，建立第一台实用的Auger电子谱仪以来，Auger电子谱仪无论是在结构配置上，还是在性能上都有了长足的改进。Auger电子谱仪目前主要由Auger电子激发系统电子枪

8、，Auger电子能量分析系统电子能量分析器，超高真空系统，数据采集和记录系统及样品清洗、剖离系统组成。AESAES装