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2013-9表面分析技术——扫描俄歇电子能谱与光电子能谱分析技术

扫描俄歇电子能谱分析一. 概述1.发展回顾时间 —— 二十世纪二十年代人物 —— 彼埃尔· 俄歇（法国科学家Pieer.Auger）实验——光电效应实验发现——一组异常的电子轨

俄歇电子电流强度低，是弹性和非弹性散射电子10－4俄歇电子携带的能量低，动能一般在30～2300eV设备与技术:六十年代 超高真空技术＋电子技术商用型俄歇电子能谱仪在60年代问世俄歇电子能谱表面分析技术(AES)趋于成熟。七十年代中表面微区分析需求量上升AES＋扫描显微分析技术扫描俄歇电子能谱分析技术(SAM)大型扫描俄歇微探针仪AES——AUGERELECTRONSPECTROSCOPYSAM——SCANNINGAUGERMICROSCOPY

腐蚀偏析钝化失效改性界面扩散等等固体表面机理模型主要应用表面微区分析功能在表面化学分析范畴内仍然是屈指可数的。

冠状动脉血管支架

俄歇电子谱图俄歇谱图——记录俄歇电子的计数随其动能的分布。俄歇微分谱:电子动能峰的强度是从负峰值起至正峰值的高度（简称:峰-峰高度））或峰至本底的高度。俄歇积分谱:电子动能峰的强度是谱线本底上的峰高或面积。强度的单位:计数、计数电子伏、每秒计数、每秒计数电子伏等。

① 俄歇过程和俄歇电子二.俄歇电子能谱的基本原理

原子受激过程一束激发源（电子﹑离子﹑光子等）,照射在固体表层时,表层原子某一芯层能级,K能级,一个电子受入射粒子撞击后飞离该能级。原子由基态进入了受激状态。原子的非辐射退激过程与受激芯层能级不同的能级,L能级,有一个电子跃迁去填补受激后在K层初次产生的空穴；多余的能量诱发能级等同或低于填补电子原来所在L能级上的另一个电子发射。非辐射退激过程--------俄歇过程。退激过程发射的电子----俄歇电子。

俄歇过程的特点:内部能量的平衡调整涉及到原子的两个或三个芯层能级。退激后留下两个空穴。两个空穴所在的芯层能级无一等同于受激产生初次空穴的能级。俄歇电子的特点:具有特征动能(Kinetic Energy)EK = EA – EB - EC

**COSTER-KRONIG过程——另一种非辐射退激过程

与俄歇过程的区别:受激电子出现在除K层之外的其它芯层能级。受激电子和填补电子位于相同的芯层能级，但不位于同一个次芯层能级。过程发射的电子一般具有低至不易被检测到的能量，定性分析不太会受到它们的干扰。但对半定量分析有影响。YA∝WAWA=1–WX-WC俄歇退激过程概率降低，俄歇峰的相对强度减弱。

② 俄歇过程的符号标识与过程的分类

俄歇过程的符号表示方法:原子中受激电子﹑填补电子﹑俄歇电子初态所在的主壳层能级，用X射线能级的标识符号K﹑L﹑M﹑N等来表示。各电子初态所在的次壳层能级，用下标数字来表示。符号L1M1M2表述这样一个俄歇过程。外来粒子击出原子中L1层能级上的一个电子（受激电子）L1能级产生的空穴由M1层能级上的一个电子跃迁去填补（填补电子）能级的能量之差导致M2层能级上的一个电子发射（俄歇电子）符号 LVV当填补电子和发射的俄歇电子是某个原子最外层轨道上的价电子 时，用LVV(价带)替代芯层能级

俄歇过程的分类原则:以原子内受激电子﹑填补电子﹑俄歇电子在基态时所处的能级来划分。系列之分KLMN群体之分个体之分KLLKLMKMM俄歇过程KL1L2KL1L3LMMLMNLNNMNNMNONOOL1M2M2L3M4M5M1N1N2M5N4N5N4O2O3N6O4O5

③ 俄歇电子的动能和经验计算公式俄歇电子的特征动能主要用于鉴别表面存在的化学元素和元素化学状态的变化。俄歇谱仪采集的俄歇电子能量在几十个电子伏特（eV）至2300eV的范围内。足以用来鉴别和分析表面不同的元素及化学结构。俄歇过程涉及到两个或两个以上的电子能级,而且涉及到内层和外层的电子,很难从理论上直接导出一个完整的计算俄歇电子动能的公式。原则上说,俄歇电子的动能应该接近俄歇

1）M.F.Chung公式EABC(Z) = EA(Z)– EB(Z)– EC(Z) -1/2[EB(Z+1)- EB(Z)+ EC(Z+1)- EC(Z)]式中:ABC:俄歇过程涉及的三个电子初态所在的芯层能级；EABC:俄歇电子的动能；E:电子结合能；Z:原子序数。式中前三项的计算可得到某个原子的三个结合能的差值，结合能的值取自实验数据。公式的末项是对Burhop、Bergstrom和Hill的计算式作出的修正4。

计算KLL群的动能,还需要进行某些相关计算5。否则,公式中修正项的系数必须通过许多专门设置的实验来进行调整,使计算值逼近实验数据