所以得到的主要是原子内壳层轨道上电离出来的电子XPS的物理基础.PPT

俄歇跃迁 在所有俄歇电子谱线中，K系列最简单。L-，M-系列的谱线要复杂得多，这是因为：⑴产生原始空穴的能级有较多的子壳层，即原子初态有好几个，⑵在L-和M-系列俄歇跃迁发生之前可有其它俄歇跃迁发生，使原子变成多重电离。 发射俄歇电子后原子处于双重电离状态，而俄歇电子的能量与原子的终态有关，而终态能量又取决于终态两个空穴的能级位置和它们间的偶合形式。一个俄歇群所包含的谱线条数取决于两个终态空穴可以构成多少不同的能量状态。如KLL俄歇群，L-S耦合有5条谱线，J-J耦合有6条谱线，中间耦合有9条谱线出现。 元素H和He是不能发生俄歇跃迁的。 1.4.4 、俄歇几率 电离原子退激发可有两种过程：Ｘ射线荧光过程和俄歇过程。 设它们发生的几率分别为Px和Pa，则 Px+Pa=1 考虑到屏蔽和相对论效应，对初态空位在K能级的电离原子，E.H.S.Burhop给出: A.H. Wapstra给出: n=1/4，A=-6.4×10-2，B=3.40×10-2，C=-1.03×10-6 由上式可算出Pa和Px随Z的变化关系。如果Z19，Pa在90%以上。直到Z=33，Px才增加到与Pa相等。 强俄歇峰 对低Z元素更利于俄歇发射。几率随Z和芯空穴位置(K, L, M?)而变。 因此，对Z〈15的元素，采用K系俄歇峰进行分析，此时Px〈5%～0。对重元素一般KLL跃迁弱而LMM、MNN等跃迁比较强。 当Z超过15后，直到Z=41，采用L系俄歇峰进行分析，此时荧光过程发生的几率近似为零。 当Z再增加时，依此类推，采用其它系列俄歇峰进行分析，如 K系列: 对于原子序数Z在3(Li)和13(Al)之间； L系列: 对于原子序数Z在11(Na)和35(Br)之间； M系列: 对于原子序数Z在19(K)和70(Yb)之间； N系列: 对于原子序数Z在39(Y)和94(Pu)之间； 总之，在实际进行俄歇分析是，随Z的增加，依次选用KLL，LMM，MNN??等合适系列，荧光几率都可近似是零，退激发过程可近似认为仅有俄歇过程。 实验表明，同一系列中较强的俄歇峰WXY一般是X、Y主量子数相等，同时X、Y主量子数比W大1的过程，如KLL、LMM、MNN、NOO等群在各自的系列中一般都比较强。 1.4.5 、俄歇电子能量 俄歇电子的能量，现有标准手册和数据库可准确查到。 为了建立基本的物理概念，现给出一种半经验的俄歇电子能量计算方法。 为简化起见，用单电子图象(忽略弛豫和终态效应)，WXY俄歇跃迁电子能量: 实际上，由于俄歇过程内壳层存在一空位，所以 , 近似地得到：（中值定理） 对从固体中发射的俄歇电子能量，如果俄歇过程不涉及价带，只需考虑俄歇电子必须克服逸出功才能逸出就行了。所以俄歇电子能量 (1) 式中?S是固体样品材料的功函数。注意固体各能级的能量是从费米能级EF算起的，EF=0。此半经验公式所得结果与实测数据符合的很好。 俄歇电子要送到能量分析器进行分析，分析器与样品之间存在接触电势差。对于导体样品，当它和谱仪有良好的电接触时，样品材料和谱仪能量分析器材料的费米能级重合，这时进到分析器的俄歇电子能量为: (2) 主要俄歇电子谱线能量图 1.5、表面与表面灵敏性 1.5.1、表面及其特性 表面是固体与其它相的直接界面，是相邻两相的过渡区。它是原子尺度的二维相，表现出许多不同于三维体相的特性。通常表面被认为是固体最外表的1?20个原子单层(0.5?10nm)的范围。 所有固体材料都通过其表面与所处的环境发生相互作用。材料表面的组成和性质将决定表面的性质。固体的表面性质极大地影响材料的固体性质，及其在预期功能中的行为表现。所以彻底了解材料的表面性质和行为是十分重要的。 表面对材料性能有重要影响，是材料基础研究的重要对象。由于表面问题与基础理论和工程技术的密切关系，使得近年来对表面问题研究异常活跃，特别是低维材料和纳米结构研究方面。 表面科学研究从原子水平来认识和说明表面原子的化学、几何排列、运动状态、电子态等性质及其与表面宏观性质的联系。 1.5.2、表面灵敏性 一般来讲，分析方法的表面灵敏度依赖于所检测的辐射。表面分析技术以电子能谱为中心，作为信息载体的特征电子从被X射线照射的样品中发射出，然后到达能量分析器和检测器进行分析测量。 在X射线光电子能谱中，尽管轰击表面的X射线光子可透入固体很深(~1?m)，但由于电子在固体中的非弹性散射截面很大，只有小部分电子保持原有特征能量而逸出表面。可被检测的无能量损失的出射电子仅来自于表面的1~10 nm。在固体较深处产生的电子也可能逸出，但在其逸出的路径