俄歇电子AES能谱2016..

M5 M4 M3 M2 M1
L3 L2 L1 K
AES Auger效应
电子能级、X射线能级和电子数
4f5/2 4f5/2 4d5/2 4d3/2 4p3/2 4p1/2 4s1/2

1.前言
现有很高微区分辨能力的扫描俄歇微探针
（ Scanning Auger Microprobe, SAM ） , 成 为微区分析的有力工具
电子计算机的引入，使能谱仪的功能更趋完
善。目前其已成为许多科学领域和工业应用 中的最重要的表面分析手段之一。
1.前言--AES的特点
表面性（1-2nm） 具有很高的表面灵敏度，其检测极限约为1-5原
Auger电子能谱(AES)
Auger Electron spectroscopy
1.前言
1925年Pierre Auger在Wilson云室中发现了俄
歇电子 1953年J.J.Lander首次使用了电子束激发的俄 歇电子能谱 1967年在Harris采用了微分锁相技术，使俄歇 电子能谱获得了很高的信背比后，才开始出现 了商业化的俄歇电子能谱仪
在原子内某一内层电子电离而形成空位(如K层)， 则该电离原子的去激发可以有两种方式： 一个能量较高态的电子填充该空位，同时发出 特征X射线，即辐射跃迁。 一个较高能量的电子跃迁到空位，同时另一个 电子被激发发射，这是一无辐射跃迁过程，这一 过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger 电子。
电子枪的电子束斑直径，决定着 SAM的空间
分辨率。目前，商品仪器中，最小的电子束 斑直径为<15 nm，最大加速电压为20 keV。
3.2 电子能量分析器
在表面分析技术中使用的电子能量分析器 都是静电型的。 最常用的为筒镜型能量分析器(CMA）。
电子能量分析器
-V
Sample
Electron Gun
2.2 Auger跃迁的标记
Auger跃迁的标记以空位、 跃迁电子、发射电 子所在的能级为基础。如初态空位在 K 能级， L1 能级上的一个电子向下跃迁填充 K 空位，同 时激发L3上的一个电子发射出去便记为KL1L3。 一般地说，任意一种Auger过程均可用WiXpYq来 表示。 此处，Wi, Xp和Yq代表所对应的电子轨 道。
Selected Energy Electron Auger Electrons Multiplier
CMA的原理结构
3.3 真空系统
Auger电子谱仪都带有超高真空系统。系 统的真空度一般优于6.710-8Pa。
3.4 离子枪和预处理室
离子枪是进行样品表面剖离的装置，主要
用于样品的清洗和样品表层成分的深度剖 层分析。常用 Ar 作为剖离离子，能量在 1~5 KeV。
2.5俄歇电子产额
俄歇电子产额或跃迁
几率决定俄歇谱峰强 度，直接关系到元素 的定量分析。俄歇电 子与特征X射线是两个 互相关联和竞争的发 射过程。
俄歇电子产额与原子序数的关系
由图可知，Z<19，发射俄歇电 子的几率在90％以上；随Z的增 加，X射线荧光产额增加，而俄 歇电子产额下降。Z<33时，俄 歇发射占优势。
能力。
EAES与 XAES的比较
XAES 也具有很多优点： （1）由于X射线引发的二次电子较弱，俄歇
峰具有很高的信/背比； （2）X射线引发的俄歇电子具有较高的能量 分辨率； （3）X射线束对样品的表面损伤小得多。
2.4 俄歇分析的选择
对于Z≤14的元素，采用KLL俄歇电子分析； 14<Z<42的元素，采用LMM俄歇电子较合适； Z>42时，以采用MNN和MNO俄歇电子为佳。
子单层 同时定性分析除氢氦以外的所有元素 半定量分析表面成份 化学价态分析 微区分析 界面分析
来自百度文库
2.Auger过程
(a) KL1L3 Auger 跃迁 (b) K1 辐射跃迁
入射电子束和物质作用，可以激发出原子的内层电子形成空穴。外层 电子填充空穴向内层跃迁过程中所释放的能量，可能以X光的形式放 出，即产生特征X射线，也可能又使核外另一电子激发成为自由电子， 这种自由电子就是俄歇电子。
AES Auger效应
电子能级、X射线能级和电子数
3d5/2 3d3/2 3p3/2 3p1/2 3s1/2
2p3/2 2p1/2 2s1/2 1s1/2


每种元素的各种
Auger 电 子 的 能 量 是识别该元素的重 要依据。
3. 俄歇电子能谱仪的组成
主要组成部分：电
子枪、能量分析器、 二次电子探测器、 （样品）分析室、 溅射离子枪和信号 处理与记录系统等。 样品和电子枪装置 需置于超高真空分 析室中。
俄歇谱仪示意图
3.1 电子枪
电子枪是用于激发Auger电子的装置。

N7 N6 N5 N4 N3 N2 N1
2.3 EAES与 XAES的比较
用电子束作为激发源的优点是： 电子束的强度大于X射线源多个数量级； 电子束可以进行聚焦，具有很高的空间分辨率； 电子束可以扫描，具有很强的图像分析功能； 由于电子束束斑直径小，具有很强的深度分析
2.6 俄歇电子能谱的基本原理
俄歇电子的能量和入射电子的能量无关，
只依赖于原子的能级结构和俄歇电子发射 前它所处的能级位置。 产生的俄歇电子动能： Ewxy=Ew-Ex-Ey
Auger电子能谱手册
Perkin-Elmer 公 司
的 Auger 电 子 能 谱 手册，其中给出了 各种原子不同系列 的Auger峰位置。