材料电子及中子分析技术 课件 10知识点2 其它电子分析技术.pptx

其它电子分析技术

材料研究方法

一

结构原理

定性分析

定量分析

化学价态分析

二

三

四

五

应用举例

一、俄歇电子能谱分析（AugerElectronSpectroscopy，AES）

信息：俄歇电子（50～1500eV，平均自由程1nm左右）

用途：表层的成分分析及样品表面化学态的信息。

图9-1俄歇能谱仪的结构示意图

一、结构原理

一、结构原理

需指出以下几点：

1）圆筒镜分析器中还带有一个离子枪，其功用主要有两个：（1）清洗样品表面，保证分析时样品表面干净无污染；（2）刻蚀（剥层）样品表面，以测定样品成分沿深度方向的分布规律。

2）激发俄歇电子的电子枪也可置于圆筒镜分析器外，这样安装维护方便，但会降低仪器结构的紧凑性。

3）样品台能同时安装6～12个样品，可依次选择不同样品进行分析，以减少更换样品的时间和保持样品室中的高真空度。

图9-2Ag原子的俄歇电子谱

曲线A－为NE~E的正常能量分布，又称直接谱

曲线B－放大十倍谱

曲线C－微分谱

俄歇电子谱可进行定性和定量分析。

分析元素范围：Z2以上的元素。

一、结构原理

从图中可以看出：

当Z=3～14时，

俄歇峰由KLL跃迁形成；

当Z=15～41时，

俄歇峰由LMM、MNN跃迁产生；

当Z41时，

俄歇峰由MNN及NOO跃迁产生。

二、定性分析

即为根据谱峰所对应的特征能量由手册查找对应的元素。

方法如下：

1）选取实测谱中一个或数个最强峰，分别确定其对应的特征能量，根据俄歇电子能量图或已有的条件，初步判定最强峰可能对应的几种元素；

2）由手册查出这些可能元素的标准谱与实测谱进行核对分析，确定最强峰所对应的元素，并标出同属于此元素的其他所有峰；

3）重复上述步骤，标定剩余各峰。

定性分析时的注意点：

1）可能存在化学位移，故允许实测峰与标准峰有数电子伏特的位移误差

2）核对的关键在于峰位，而非峰高。含量少时，峰高较低，甚至不显现

3）同一元素的俄歇峰可能有几个，不同元素的俄歇峰可能会重叠，甚至变形，微量元素的俄歇峰可能会湮没，而俄歇强峰并没有明显的变异

4）当图谱中有无法对应的俄歇电子峰时，这可能是一次电子的能量损失峰

定性分析可由计算机软件完成，但某些重叠峰和弱峰还需人工进一步确定

三、定量分析

由于影响因素多，分析复杂，故定量分析的精度还较低，还只是半定量水平。

常规情况下，相对精度仅为30％左右。

定量分析常有两种方法：标准样品法和相对灵敏度因子法。

1．标准样品法。标准样品又有纯元素样品法和多元素样品法。

纯元素样品法：即在相同的条件下分别测定被测样和标准样中同一元素A的俄歇电子的主峰强度IA和IAS，则元素A的原子分数CA为

多元素标准样品法：首先制成标准试样，标准样应与被测样品所含元素的种类和含量尽量相近，此时，元素A的原子浓度为

由于多元素标准样制备困难，一般采用纯元素标准样进行定量分析。

三、定量分析

2．相对灵敏度因子法

它是指将各种不同元素（Ag除外）所产生的俄歇电子信号均换算成同一种元素纯Ag的当量（又称相当强度），利用该当量来进行定量计算的。

具体方法如下：相同条件下分别测出各种纯元素X和纯Ag的俄歇电子主峰的信号强度IX和IAg，其比值IX/IAg即为该元素的相对灵敏度因子Sx，并制成手册。当样品中含有多种元素时，设第i个元素的主峰强度为Ii，其对应的灵敏度因子为Si，所求元素为X，其灵敏度因子为Sx，则所求元素的原子分数为

步骤：

1）由实测谱得各组成元素的俄歇电子主峰强度Ii，定性分析所含各种元素。

2）再分别查出各自的相对灵敏度因子Si，即可方便求得各元素的原子分数。

特点：1）计算精度相对较低；

2）无需标样。

四、化学价态分析

俄歇电子的产生通常有三种形式：KLL、LMM、MNN，它涉及到三个能级，只要有电荷从一个原子转移到另一个原子，元素的化学价态变化时，就会引起元素的终态能量发生变化，同时俄歇电子峰的位置和形状也随之改变，即引起俄歇电子峰位位移。有时化学价态变化后的俄歇峰与原来零阶态的峰位相比有几个电子伏特的位移，故可通过元素的俄歇峰形和峰位的比较获得其化学价态变化的信息。

五、AES的应用举例

俄歇电子能谱分析仪已成了材料表面分析的重要工具之一，具有以下特点：

1）俄歇电子的能量小（50eV），逸出深度浅（0.4～2nm），纵向分辨率可达1nm，而横向分辨率则取决于电子束的直径。

2）可分辨H、He以外的各种元素；

3）分析轻元素时的灵敏度更高。

4）结合离子枪可进行样品成分的深度分析。

物相鉴定

该图可清楚地表明沉淀相为硫化铍。在物相鉴定前应首先用离子