第六章 电子能谱分析
电子能谱分析
四、俄歇电子能谱分析
• • • • • • • •
1.实验技术 1.1 样品制备： 导电的样品不需特殊处理， 导电性不好的样品需电镀解决荷电问题。 测定前需对样品进行表面清洁， 晶体解理暴露新裂开的晶面、离子溅射 粉末样品用胶带贴上或压片， 气态或液态样品用液氮冷冻。
四、俄歇电子能谱分析
• 1.2 Ar+离子溅射，不仅可以清洁表示，还 可用于深度分析 • 1.3 采样深度与俄歇电子的能量和材料有关 • 一般金属为0.5－2nm • 无机物/有机物为1-3nm。
离子泵和涡轮分子泵获得。
俄歇电子能谱仪发展
• 初期的俄歇谱仪只能做定点的成分分析。 • 70年代中，把细聚焦扫描入射电子束与俄歇能谱仪结合构 成扫描俄歇微探针(SAM)，可实现样品成分的点、线、面 分析和深度剖面分析。 • 由于配备有二次电子和吸收电子检测器及能谱探头，使这 种仪器兼有扫描电镜和电子探针的功能。
五、俄歇电子能谱法的应用 2俄歇电子能谱在材料科学研究中的应用
• • • • • ①材料表面偏析、表面杂质分布、晶界元素分析； ②金属、半导体、复合材料等界面研究； ③薄膜、多层膜生长机理的研究； ④表面的力学性质(如摩擦、磨损、粘着、断裂等)研究； ⑤表面化学过程(如腐蚀、钝化、催化、晶间腐蚀、氢脆、 氧化等)研究； • ⑥集成电路掺杂的三维微区分析； • ⑦固体表面吸附、清洁度、沾染物鉴定等。
腐蚀、催化活性、浸润性、强韧性和断裂
行为等等，都与表面层或几个原子层以内
原子尺度上的化学和结构有着密切的关系。
4.表面分析的难点
但是，由于被分析的深度和侧向范围
是如此浅薄和细微，被检测信号来自极
小的采样体积，信息的强度又十分微弱， 重复性差，对分析系统的灵敏度要求也 很高。所以，直到六十年代前后，超高 真空（低于10-6Pa）和电子技术的突破，
电子能谱分析课件
优化数据处理算法，提取更多有用的物理信息，提高分析的准确性和可靠性。
多维能谱技术
发展多维能谱技术，将电子能谱与其他谱学技术相结合，提供更全面的物质信息。
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THANK YOU
感谢聆听
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元素种类
电子能谱分析可以揭示物质中所包含的元素种类，从而判断物质的化学组成。
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元素含量
通过电子能谱分析，可以得出各元素在物质中的相对含量，有助于了解物质的比例关系。
电子能谱分析案例研究
总结词：电子能谱分析在材料表面分析中具有重要作用，能够提供表面元素组成、化学态和电子结构等信息。
总结词：电子能谱分析在生物分子结构研究中具有重要作用，能够提供分子内化学键和电子状态等信息。
选择合适的电子能谱仪，确保其性能稳定、精度高。
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数据采集
数据清洗
数据分析
结果解释
采用适当的分析方法对数据进行处理，提取有用的信息，如元素组成、含量等。
对采集的数据进行清洗，去除异常值和噪声，提高数据质量。
采集实验数据，包括能谱图、峰位、峰强等信息。
根据分析结果，对样品的组成和性质进行解释，并给出相关结论。
电子能谱分析结果解读
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通过电子能谱分析，可以得出物质内部电子的能级分布情况，从而了解物质的电子结构特征。
能级分布
根据电子能谱的峰位和强度，可以判断电子跃迁的类型，从而推断出物质所处的状态和所处的环境。
跃迁类型
通过电子能谱分析，可以推断出分子轨道的能量分布和轨道构型，有助于理解分子的成键特性和化学性质。
电子能谱仪通过发射高能电子束轰击样品，使样品中的原子或分子的内层电子被激发，产生特征能量损失。
物理实验技术中的电子能谱分析方法概述
物理实验技术中的电子能谱分析方法概述电子能谱分析是物理实验技术中一种重要的手段，它可以通过对样品中的电子能级分布进行表征，从而揭示材料的性质和结构。
本文将概述物理实验技术中一些常见的电子能谱分析方法，包括X射线光电子能谱（XPS）、紫外光电子能谱（UPS）和透射电子能谱（TEM）。
X射线光电子能谱是一种常用的表征样品表面成分和化学状态的方法。
它基于光电子效应，通过照射样品表面产生的光电子来分析材料的表面化学成分和价态。
XPS实验中，样品被置于真空室中，然后用一束高能X射线照射样品，从而将内层电子置于高能量状态。
随后，通过测量光电子的能量和强度来获得关于样品原子组成和表面形态的信息。
通过XPS分析我们不仅能得到样品中元素的种类和含量，还可以了解其化学键合、氧化态及它们之间的相互作用等。
紫外光电子能谱是一种分析材料性质的表面敏感技术。
它利用了光电效应，通过照射样品表面紫外光来激发和探测样品表面的电子结构。
UPS实验中，一束紫外光以足够高的能量照射样品，在光电效应作用下，材料表面的电子被激发到连续能带，进而通过某个特定能量的光电子极限动能测量来研究电子能级以及对应的能带结构。
通过UPS分析，我们可以获得样品的能带结构、带隙大小以及电子态密度等有关电子结构的信息。
透射电子能谱是一种观察材料内部结构的方法，特别是在纳米尺度下。
TEM实验中，高能电子通过真空管道被聚焦后透过样品，并通过样品与电子的相互作用来形成不同的信号。
这些信号可以被用来获得关于样品的显微结构、晶格参数以及元素组成等信息。
通过TEM分析，我们可以观察到纳米材料的微观形貌，了解其晶体结构以及材料之间的晶界和缺陷等重要性质。
除了以上提到的主要电子能谱分析方法外，还有一些其他的辅助手段可用来增强分析能力。
例如，原位电子能谱（In-situ XPS/UPS）可以实时监测材料在不同条件下的化学变化；谱图计算方法（Spectral Calculation Method）可以帮助解析和处理复杂的电子能谱数据；角度分辨光电子能谱（ARPES）可以提供电子的动量信息，从而揭示材料中电子的能带结构和拓扑性质等。
电子能谱分析范文
电子能谱分析范文电子能谱分析是一种通过分析物质中电子能级的特征，来研究物质的结构和化学性质的方法。
它是一种非常重要的分析方法，广泛应用于有机化学、物理化学、材料科学等领域。
在本文中，我们将介绍电子能谱分析的原理、常用的实验技术和应用。
电子能谱分析的原理是基于能级的分布和电子能量的定理。
在原子、分子或固体中，电子存在不同的能级，每个能级上的电子具有不同的能量。
当物质处于激发态时，电子会从低能级跃迁到高能级，吸收一定的能量；当物质处于基态时，电子会从高能级跃迁到低能级，释放出一定的能量。
这些能量的变化可以通过测量电子发射或吸收的能量谱来获得，从而推断出物质的能级分布和电子结构。
电子能谱分析有多种实验技术，其中最常用的是X射线光电子能谱（XPS）和紫外光电子能谱（UPS）。
XPS是利用X射线激发物质表面的电子，测量其能量分布和强度的变化。
它可以提供物质表面的元素组成、化学状态和价态信息，并且具有非常高的表面灵敏度。
UPS则是利用紫外光激发物质中的电子，测量其能量分布和强度的变化。
相比XPS，UPS可以提供更多关于电子能级和束缚态的信息，对于研究分子和固体的电子结构非常有用。
电子能谱分析在许多领域有着广泛的应用。
在有机化学领域，它可以用于研究有机分子的结构和化学反应过程。
通过测量电子能谱，可以确定有机分子的键合和取代基团的位置，揭示分子的电子结构和反应机理。
在物理化学领域，电子能谱分析对于研究材料的电子结构、能带与导电性质有着重要意义。
它可以用于表征材料的表面态、表面吸附和氧化还原反应等。
在材料科学领域，电子能谱分析可以用于研究新型材料的电子结构和光电性质。
通过对材料中电子能级和能带结构的分析，可以为设计和开发新型功能材料提供有价值的信息。
除了XPS和UPS，还有其他一些电子能谱分析的技术，如电子能量损失谱（EELS）和光电子能谱显微镜（PEEM）。
EELS是利用电子束与物质相互作用而损失能量的原理，测量被探测物质中电子能量的变化。
电子能谱分析
电子能谱学的研究内容
电子能谱学的内容非常广泛，凡是涉及到利用电 子，离子能量进行分析的技术，均可归属为电子 能谱学的范围。 根据激发离子以及出射离子的性质，可以分为以 下 几 种 技 术 。 紫 外 光 电 子 能 谱 （ Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy ， UPS ）， X 射线光电 子 能 谱 （ X － ray Photoelectron Spectroscopy ， XPS ） , 俄 歇 电 子 能 谱 （ Auger Electron Spectroscopy, AES），离子散射谱（Ion Scattering Spectroscopy ， ISS ），电子能量损失谱（ Electron Energy Loss Spectroscopy，EELS）等。
电子能谱分析
电子能谱学的范畴 电 子 能 谱 学 (Electron Energy Spectroscopy) 是最近三十年发展起来的一 门综合性学科。 它是研究原子，分子和固体材料的有力工 具。
电子能谱学的定义
电子能谱学可以定义为利用具有一定能量的粒子 （光子，电子，粒子）轰击特定的样品，研究从 样品中释放出来的电子或离子的能量分布和空间 分布，从而了解样品的基本特征的方法。 入射粒子与样品中的原子发生相互作用，经历各 种能量转递的物理效应，最后释放出的电子和粒 子具有样品中原子的特征信息。 通过对这些信息的解析，可以获得样品中原子的 各种信息如含量，化学价态等。
1.0
9.2 5.1 0.8 0.5 2.0
1492.3
1496.3 1498.2 1506.5 1510.1 1557.0
1.0
电子能谱分析法范文
电子能谱分析法范文电子能谱分析法（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）是一种用于材料表征和化学分析的高分辨率电子能谱技术。
本文将详细介绍电子能谱分析法的原理、仪器、应用以及相关发展。
1.原理电子能谱分析法是基于电子束与固体物质相互作用的原理而发展起来的。
当高能电子束与固体物质相互作用时，电子束中的电子会与样品中的原子和分子发生散射和能量损失。
根据散射和损失的特性，可以获取有关样品结构和化学成分的信息。
首先，能量损失中的弹性散射会导致电子束的方向偏转。
这种散射通常不提供太多有用的信息，因为它只反映样品中原子的位置。
然而，非弹性散射会导致电子能量的损失，进而获得关于物质的化学元素和化学键信息。
在电子能量损失过程中，主要包括电子与离子的库仑相互作用损失（Coulomb interaction loss）、电子与元素内部的能带电子相互作用损失（plasmon loss）以及金属内电子布拉格散射损失（core loss）。
这些能量损失过程的能量范围和特征可以用来确定样品的化学成分、晶体结构和电子态信息。
2.仪器为了进行电子能谱分析，需要一台高性能透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）。
TEM使用电子束而不是光线，以实现更高的空间分辨率，并能够观察到纳米尺度的材料。
TEM系统通常包括以下关键部件：-电子源：产生具有足够能量和强度的电子束。
-透射电子显微镜柱：聚焦并控制电子束的路径。
-样品台：支撑样品并控制其位置和角度。
-能谱仪：用于测量电子束被样品散射和损失的能量。
3.应用（1）元素分析：通过观察电子能量损失的特征，可以确定样品中元素的存在和相对含量。
这对于材料的化学表征和分析非常重要。
例如，可以用电子能谱分析法确定光催化材料中吸附的金属离子种类和浓度。
（2）缺陷和杂质检测：电子能谱分析可以帮助检测材料中的缺陷和杂质。
第六章俄歇电子能谱
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第六章俄歇电子能谱
微区分析
•图为Si3N4薄膜经850℃快 速热退火处理后表面不同
点的俄歇定性分析图。从
表面定性分析图上可见，
在正常样品区，表面主要
有Si, N以及C和O元素存在。
而在损伤点，表面的C,O含
量很高，而Si, N元素的含
量却比较低。 这结果说明
在损伤区发生了Si3N4薄膜 的分解。
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第六章俄歇电子能谱
俄歇电子能谱的应用举例
n
俄歇电子能谱可以用来研究固体表面的能
带结构、态密度等。俄歇电子能谱还常用来研
究表面的物理化学性质的变化。如表面吸附、
脱附以及表面化学反应。在材料科学领域，俄
歇电子能谱主要应用于材料组分的确定，纯度
的检测，材料特别是薄膜材料的生长。俄歇电
子能谱可以研究表面化学吸附以及表面化学反
n 在这样浅的表层内逸出俄歇电子时，入射X射线或 电子束的侧向扩展几乎尚未开始，故其空间分辨 率直接由入射电子束的直径决定。
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第六章俄歇电子能谱
直接谱与微分谱
直接谱：俄歇电子强度[密 度(电子数)]N(E)对其能量E 的分布[N(E)－E]。
微分谱：由直接谱微分而 来，是dN(E)/dE对E的分布 [dN(E)/dE－E]。
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第六章俄歇电子能谱
俄歇电子能谱法的应用
n 优点： n ①作为固体表面分析法，其信息深度取决于俄歇电子逸
出深度(电子平均自由程)。对于能量为50eV~2keV范围内 的俄歇电子，逸出深度为0.4~2nm。深度分辨率约为1nm， 横向分辨率取决于入射束斑大小。 n ②可分析除H、He以外的各种元素。 n ③对于轻元素C、O、N、S、P等有较高的分析灵敏度。 n ④可进行成分的深度剖析或薄膜及界面分析。
电子能谱分析
2.3.2 XPS仪器 仪器结构框图与AES相似，差别在于探针不同。xray源为x光管，常用铝靶或镁靶作为X光管的靶材 料。
对于Al靶的Kα为1.49Kev，半宽度为0.68 ev ； Mg靶的Kα为1.25Kev，半宽度为0.83 ev。
2.3.3应用 1 定性分析 月球土壤
2 定量分析 聚四氟乙烯定量分析
3 表面的电子结构与体内原子结构不同。
每个原子/离子在体内的都是有规律地排布，从空 间上讲是电子处于一种平衡状态，而表面原子从空 间分布上至少是缺一个方向的平衡（面、棱、角）， 电子云的分布也不相同。因此，表面的原子比体内 原子活性更大。
2.1.3表面分析方法
表面分析方法是借助于某种“探针”，通过“探针” 与物质的表面作用，从而获得有关表面的信息的分 析方法
定量分析方法常用相对灵敏因子法（归一化法）
ci—第i种元素的摩尔分数（相对值）；Ii——AES 信号强度；Si——相对灵敏度因子（与Ag相比，可 查到）
3 实际应用举例
Element O V Au Si Na
Wt% 39.77 60.23 11.32 22.89 02.06 At% 67.76 32.24 01.74 24.66 02.71
退激发的方式有两种：一种是发射特征X－ray； 另一种是较外层电子向空穴跃迁，退激发的能量 使外层电子克服结合能脱离原子，发射出来的电 子被称为俄歇电子。
2.2.2俄歇电子能谱（AES）基本原理
1 俄歇过程命名法
俄歇过程涉及到三个能级，分别用Wi、Xp、Yq表示。其 中W表示产生空穴的主能级，i表示次能级。X表示向空穴 跃迂电子的主能级，p表示次能级；Y为发射俄歇电子的 主能级，q表示次能级 。 命名：以空穴所在电子层命名俄歇系 K系列—空穴在K层； L系列—空穴在L层
《电子能谱分析法》课件
高分辨率、高灵敏度、高精度和高可 靠性，能够提供物质内部结构和化学 键合状态的详细信息。
工作原理
电子能谱仪通过发射高能电子束轰击 样品，使样品中的原子或分子的内层 电子被激发，产生特征能量损失或能 量沉积。
通过测量这些能量损失或能量沉积的 分布，可以推断出样品中元素的种类 、含量和化学状态等信息。
特征提取与模式识别
通过改进算法和计算机技术，实现更快速、准确地进行特 征提取和模式识别，为后续的数据分析和解释提供有力支 持。
多维数据分析
引入多维数据分析方法，将不同来源、不同类型的电子能 谱数据整合起来，进行综合分析和比较，提高分析结果的 全面性和可靠性。
新技术的应用与拓展
01 02
人工智能与机器学习
稳定性与可靠性
仪器在工作过程中需要保持稳定性和可靠性，减少误差和干扰，提 高分析结果的准确性和可靠性。
自动化与智能化
为了提高工作效率和降低人为误差，需要加强仪器的自动化和智能化 程度，实现快速、准确地获取和分析数据。
数据分析方法改进
算法优化
针对不同类型的电子能谱数据，需要不断优化算法以提高 数据处理速度和准确度。
利用人工智能和机器学习技术对电子能谱数据进行深度学习和挖掘，发 现隐藏在数据中的规律和知识，为科学研究和实际应用提供新的思路和 方法。
联用技术
将电子能谱分析与其它分析技术联用，如色谱、质谱等，实现多维、多 角度地获取样品信息，提高分析结果的全面性和准确性。
03
跨学科融合
加强与其他学科的交叉融合，如化学、生物学、医学等，拓展电子能谱
2023
REPORTING
《电子能谱分析法》 ppt课件
2023
目录
• 电子能谱分析法概述 • 电子能谱分析法的基本原理 • 电子能谱分析法的实验技术 • 电子能谱分析法的应用实例 • 电子能谱分析法的挑战与展望
第6章 电子能谱分析
又如：不仅引起价电子的变化(导致俄歇峰位移)，还造成 新的化学键(或带结构)形成以致电子重新排布的化学环境改 变，将导致谱图形状的改变(称为价电子谱)等。
化学位移示例
图13-2 Mo(110)面俄歇能谱
第一节 俄歇电子能谱
化学位移
• 对于相同化学价态的原子, 俄歇化学位移的差别主要和 原子间的电负性差有关。 • 电负性差越大,原子得失的电荷也越大, 因此俄歇化学位 移也越大。 • 对于电负性大的元素,可以获得部分电子荷负电。因此 俄歇化学位移为正,俄歇电子的能量比纯态要高。 相反， 对于电负性小的元素,可以失去部分电子荷正电。因此 俄歇化学位移为负, 俄歇电子的能量比纯元素状态时要 低。
第一节 俄歇电子能谱
第一节 俄歇电子能谱
6.俄歇化学效应
• 虽然俄歇电子的动能主要由元素的种类和跃迁轨道所 决定； • 但由于原子内部外层电子的屏蔽效应，芯能级轨道和 次外层轨道上的电子的结合能在不同的化学环境中是 不一样的，有一些微小的差异。 • 这种轨道结合能上的微小差异可以导致俄歇电子能量 的变化，这种变化就称作元素的俄歇化学位移，它取 决于元素在样品中所处的化学环境。
行为等等，都与表面层或几个原子层以内
原子尺度上的化学和结构有着密切的关系。
4.表面分析的难点
但是，由于被分析的深度和侧向范围
是如此浅薄和细微，被检测信号来自极
小的采样体积，信息的强度又十分微弱， 重复性差，对分析系统的灵敏度要求也 很高。所以，直到六十年代前后，超高 真空和电子技术的突破，才使表面分析
第一节 俄歇电子能谱
2.俄歇跃迁过程定义及标记
• 俄歇跃迁所产生的俄歇电子可以用它跃迁过程中涉及的 三个原子轨道能级的符号来标记； • 如图1和2所示的俄歇跃迁所产生的俄歇电子可被标记为 WXY跃迁。 • 其中激发孔穴所在的轨道能级标记在首位，中间为填充 电子的轨道能级，最后是激发俄歇电子的轨道能级。 • 如 C KLL跃迁，表明在碳原子的K轨道能级 (1s)上激发产 生一个孔穴，然后外层的L轨道能级（2s）的电子填充K 轨道能级上的孔穴，同时外层L轨道能级（2p）上的另一 电子激发发射。
电子能谱分析课件
分类与应用
分类
电子能谱分析可分为能量损失谱、X射线光电子能谱、紫外光电子能谱等不同 类型。
应用
广泛应用于材料科学、化学、生物学等领域，用于研究表面结构、化学键、元 素组成等。
历史与发展
历史
电子能谱分析起源于20世纪初，经过不断发展，已经成为一种成熟的实验技术。
发展
随着科技的不断进步，电子能谱分析的精度和分辨率不断提高，应用范围也不断 扩大。
数据采集
启动电子能谱仪，采集样品的电子能量分布 数据。
实验设置
根据实验需求，设置电子能谱仪的参数，如 加速电压、电子束流等。
数据处理与分析
使用计算机与软件对采集的数据进行整理、 分析和解释，得出实验结果。
实验数据处理与分析
数据清洗
去除异常值和噪声，确保数据准确性 。
标定与校准
将实验数据与已知标准数据进行对比 ，确保测量准确性。
电子能谱分析课件
目录
• 电子能谱分析简介 • 电子能谱分析实验技术 • 电子能谱分析的理论基础 • 电子能谱分析的应用实例 • 电子能谱分析的挑战与展望 • 参考文献
01
电子能谱分析简介
定义与原理
定义
电子能谱分析是一种利用电子能量损 失或电子跃迁信息来研究物质内部结 构和化学状态的方法。
原理
通过测量电子在物质中损失的能量， 可以推断出物质的结构、组成和化学 环境等信息。
元素识别与定量分析
通过电子能谱数据识别样品表面的元 素种类和含量，进行定量分析。
结果解释与报告
根据实验结果，撰写实验报告并进行 结果解释，为后续研究提供依据。
03
电子能谱分析的理论基础
量子力学基础
01 02
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2.2.2俄歇电子能谱（AES）基本原理
• 1 俄歇过程命名法
• 俄歇过程用Wi、Xp、Yq表示。其中W表示产生空穴的主 能级，i表示次能级。X表示向空穴跃迂电子的主能级，p 表示次能级；Y为发射俄歇电子的主能级，q表示次能级
• • • •
K系列—空穴在K层； L系列—空穴在L层 例如：KLL俄歇群：KL1L1、KL1L2、 KL2L2； 同样有KLM群、LMM群等等。 其中以K系俄歇电子谱线最简单，尤其以KLL群谱 线强度最大，数量少，谱线干扰少。 • 例如79Br(z=35) KLL有九条谱线，其中KL2L3强 度最大。
• •
2 表面的排列与体内不同 • 晶体中的原子处出 现重构和驰豫现象。 • 重构：表面最外层原子的排列与体内不同。 • 驰豫：表面最外层原子和第二层原子间距 离与体内原子层间距相同的变化（增大或 缩小）。
• 晶体表面原子周期性的突然中断还会使表 面出现各种缺陷，例如台阶、弯折、重位、 凸沿等等，而这些缺陷往往是吸附活性点， 对催化等非常重要。 • 3 表面的电子结构与体内原子结构不同。 • 每个原子/离子在体内的都是有规律地排布， 从空间上讲是电子处于一种平衡状态，而 表面原子从空间分布上至少是缺一个方向 的平衡（面、棱、角），电子云的分布也 不相同。因此，表面的原子比体内原子活 性更大。
第六章 电子能谱分析 6.1概述
电子能谱的主要作用是进行表面分析 2.1.1什么是表面 表面通常指固体－气体的界面或液体－气 体的界面。 定义：表面是指凝态物质靠近气体或真空的 一个或几个原子层（0.5～10nm），是凝聚 态对气体或真空的一种过渡。
2.1.2表面与体内的差别 • • 1 组成不同 对很多合金，某些元素会在表面富集，称 为表面偏析或分凝，掺杂生长的晶体也有 这种现象。 Cu－Ni合金中，在表面20个原子层中Cu 的含量是体内的5倍。 表面还可以吸附外界的原子，而这些外来 原子与体内不同，不仅能在表面形成吸附 层外，还可以在表面生成化合物。
• 2俄歇电子的动能 • 各元素的俄歇电子的动能可以从有关手册上查到 • 俄歇电子的动能只与元素激发过程中涉及的原子 轨道的能量有关，而与激发源的种类和能量无关 • EWXY(z)＝EW(z)－EX(z)－EY(z) • EWXY－的序数为z的原子WXY俄歇电子的动能 （ev） • EW(z)——内层轨道的电离能 • EX(z)——外层X轨道的电离能 • EY(z)——次外层Y轨道电离能
常用的电子能谱分析有：AES、 XPS和UPS
2.1.4表面分析仪器
• 表面谱仪是由样品室、探针系统（信号源）、 分析室、检测系统、信号处理系统、其它系统。
2.2 俄歇电子能谱 2.2.1俄歇过程和俄歇电子
• X－ray（或电子）激发固体中原子的内层电子， 使原子电离从而发射出光电子（二次电子）。同 时原子内层出现电子空穴， • 此时原子处于激发态，这种状态是不稳定的，必 然自发地跃迁至能量较低的状态，这一过程称为 退激发， • 退激发的方式有两种：一种是发射特征X－ray； 另一种是较外层电子向空穴跃迁，退激发的能量 使外层电子克服结合能脱离原子，发射出来的电 子被称为俄歇电子。
• 4 化学位移 • 原子化学环境是指原子价态或形成化合物 时与该元素的原子相结合的其它元素的原 子的电负性等情况的变化，不仅能引起俄 歇峰的位移（化学位移），还能引起其强 度的变化，这两种作用将引起俄歇谱形状 的改变。
• 例如，清洁的M0（110）面和氧化后的M0 （110）面。
5 俄歇谱表达形式
• “激励——响应”机制 • 常用的“探针”有：电子、离子、光子、 中性粒子、电场、磁场、声波、热； • 表面响应信号有：电子、离子、光子。 • 探针与样品的表面作用，激发出电子、离 子、光子等出射粒子，这些出射粒子带有 表面的信息，通过检测器接收这些出射粒 子的种类、数目、能量、空间分布等方面 的信息，就可得到相关的谱，从而得出有 关表面成份、含量、分布等方面的信息。
• 常用的俄歇能谱有直接谱和微分谱两种。 • 直接谱是用俄歇电子强度（电子计数或密度N） 对其能量E的分布。N（E）～E作图，直接谱的 信噪比较差。 • 微分谱是用dN(E)/dE～E作图，微分峰有正峰和 负峰，一般用负峰的峰值作为定性分析指标，用 峰—峰值表示峰强度，为定量分析指标。微分谱 的信噪比大大提高了，灵敏度好于直接谱。
• 俄歇电子反映了原子内部（结合能）的信 息。具有“指纹”的特征，可以用来鉴定 原子的种类—— 定性分析。 • 同时，对处于不同化学环境的原子，也对 俄歇电子的能量有影响。 • 例如：SiO2和纯Si-中的Si原子的俄歇谱线 有差异。可以利用这一现象（化学位移） 研究原子的状态。
• 3 俄歇产额和谱线强度
• 俄歇产额表示激发原子退激发时发生俄歇过程的 几率，俄歇产额主要与原子序数有关。在z＜32 （锗）俄歇退激发占优势，而z＞32时，荧光辐射 退激发占优势
• 也就是说，轻元素的俄歇产额较高，反之 较低。
• 俄谱谱线强度除了受俄歇产额的影响，还 受电离几率等因素的影响，Px+PA=1, • Px为荧光退激发几率，PA为俄歇退激发的 几率。 • 通常情况下，z≤14的元素用KLL群较合适， 14＜z＜42的元素用LMM群较合适，z≥42 的元素，用MNN群较合适。
4、表面的电子结构与体内原子结构不同。 • 每个原子/离子在体内的都是有规律地排布， 从空间上讲是电子处于一种平衡状态，而 表面原子从空间分布上至少是缺一个方向 的平衡（面、棱、角），电子云的分布也 不相同。因此，表面的原子比体内原子活 性更大。 • 6.1.3表面分析方法 • 表面分析方法是借助于某种“探针”，通 过“探针”与物质的表面作用，从而获得 有关表面的信息的分析方法