俄歇电子能谱仪1.ppt

俄歇电子能谱(AES) 俄歇电子能谱仪的基本结构 真空系统 超高真空的获得 电子枪 能量分析器 离子枪 数据采集和处理系统 电子源 俄歇电子能谱的实验技术 样品制备技术 俄歇电子能谱仪对分析样品有特定的要求，在通常情况下只能分析固体导电样品。经过特殊处理，绝缘体固体也可以进行分析。 粉体样品原则上不能进行俄歇电子能谱分析，但经特殊制样处理也可以进行一定的分析。 由于涉及到样品在真空中的传递和放置，待分析的样品一般都需要经过一定的预处理。主要包括样品大小，挥发性样品的处理，表面污染样品及带有微弱磁性的样品等的处理。 样品大小 由于在实验过程中样品必须通过传递杆，穿过超高真空隔离阀，送到样品分析室。因此，样品的尺寸必须符合一定的大小规范，以利于真空系统的快速进样。 对于块状样品和薄膜样品，其长宽最好小于10mm, 高度小于5 mm。对于体积较大的样品则必须通过适当方法制备成大小合适的样品。 但在制备过程中，必须考虑处理过程可能对表面成分和化学状态所产生的影响。 由于俄歇电子能谱具有较高的空间分辨率，因此，在样品固定方便的前提下，样品面积应尽可能地小，这样可以在样品台上多固定一些样品。 粉末样品 对于粉体样品有两种常用的制样方法。一种是用导电胶带直接把粉体固定在样品台上，另一种是把粉体样品压成薄片，然后再固定在样品台上。 前者的优点是制样方便，样品用量少，预抽到高真空的时间较短，缺点是胶带的成分可能会干扰样品的分析。此外，荷电效应也会影响到俄歇电子谱的采集。后者的优点是可以在真空中对样品进行处理，如加热，表面反应等，其信号强度也要比胶带法高得多。缺点是样品用量太大，抽到超高真空的时间太长。并且对于绝缘体样品，荷电效应会直接影响俄歇电子能谱的录谱。 一般把粉体样品或小颗粒样品直接压到金属铟或锡的基材表面。可以固定样品和解决样品的荷电问题。对于需要用离子束溅射的样品，建议使用锡作为基材，因为在溅射过程中金属铟经常会扩散到样品表面而影响样品的分析结果。 含有挥发性物质的样品 对于含有挥发性物质的样品，在样品进入真空系统前必须清除掉挥发性物质。 一般可以通过对样品进行加热或用溶剂清洗等方法。如含有油性物质的样品，一般依次用正己烷、丙酮和乙醇超声清洗，然后红外烘干，才可以进入真空系统。 表面有污染的样品 对于表面有油等有机物污染的样品，在进入真空系统前必须用油溶性溶剂如环己烷，丙酮等清洗掉样品表面的油污。最后再用乙醇清洗掉有机溶剂，为了保证样品表面不被氧化，一般采用自然干燥。 而对于一些样品，可以进行表面打磨等处理。 带有微弱磁性的样品 由于俄歇电子带有负电荷，在微弱的磁场作用下，也可以发生偏转。当样品具有磁性时，由样品表面出射的俄歇电子就会在磁场的作用下偏离接收角，最后不能到达分析器，得不到正确的AES谱。此外，当样品的磁性很强时，还存在导致分析器头及样品架磁化的危险，因此，绝对禁止带有强磁性的样品进入分析室。对于具有弱磁性的样品，一般可以通过退磁的方法去掉样品的微弱磁性，然后就可以象正常样品一样分析。 离子束溅射技术 在俄歇电子能谱分析中，为了清洁被污染的固体表面和进行离子束剥离深度分析，常常利用离子束对样品表面进行溅射剥离。 利用离子束可定量控制地剥离一定厚度的表面层，然后再用俄歇电子谱分析表面成分，这样就可以获得元素成分沿深度方向的分布图。 作为深度分析用的离子枪，一般使用0.5～5 KeV的Ar离子源，离子束的束斑直径在1～10mm范围内，并可扫描。依据不同的溅射条件，溅射速率可从0.1 ～50 nm/min变化。 离子束溅射技术 为了提高分析过程的深度分辩率，一般应采用间断溅射方式。 为了减少离子束的坑边效应，应增加离子束/电子束的直径比。 为了降低离子束的择优溅射效应及基底效应，应提高溅射速率和降低每次溅射间隔的时间。 离子束的溅射速率不仅与离子束的能量和束流密度有关，还与溅射材料的性质有关，所以给出的溅射速率是相对与某种标准物质的相对溅射速率，而不是绝对溅射速率。俄歇深度分析表示的深度也是相对深度，而不是绝对深度。 样品荷电问题 对于导电性能不好的样品如半导体材料，绝缘体薄膜，在电子束的作用下，其表面会产生一定的负电荷积累，这就是俄歇电子能谱中的荷电效应。 样品表面荷电相当于给表面自由的俄歇电子增加了一定的额外电压, 使得测得的俄歇动能比正常的要高。 在俄歇电子能谱中，由于电子束的束流密度很高，样品荷电是一个非常严重的问题。 样品荷电问题 有些导电性不好的样品，经常因为荷电严重而不能获得俄歇谱。 但由于高能电子的穿透能力以及样品表面二次电子的发射作用，对于一般在100nm厚度以下的绝缘体薄膜，如果基体材料能导电的话，其荷电效应几乎可以自身消除。因此，对于普通的薄膜样品，一般不用考虑其荷电效应。 对于绝缘体样品，可以通