第十三章 电子能谱分析法PPT课件

(13-1)
由图可知，对于K层空穴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。
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俄歇分析的选择
通常 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。
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化学位移示例
图13-2 Mo(110)面俄歇能谱
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伴峰
由于俄歇电子逸出固体表面时，有可能产生不连续的能量 损失，从而造成在主峰的低能端产生伴峰的现象。
如：入射电子引起样品内壳层电子电离而产生伴峰(称为电
离损失峰)；又如：入射电子激发样品(表面)中结合较弱的
价电子产生类似等离子体振荡的作用而损失能量，形成伴
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一、基本原理
光谱分析中已描述了原子中的电子跃迁及其俄歇电子的发 射过程。 俄歇电子的激发方式虽然有多种（如X射线、电子束等）， 但通常主要采用一次电子激发。 因为电子便于产生高束流，容易聚焦和偏转。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。
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1．俄歇电子产额
俄歇电子产额或俄歇跃迁几率
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。对同一K层空
穴，退激发过程中荧光X射线与
俄歇电子的相对发射几率，即
荧光产额(K)和俄歇电子产额
( K )满足
图13-1 俄歇电子产额与原子序数的关系
K =1－K
图2-11 俄歇电子能谱示例(银 原子的俄歇能谱)
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3．化学位移与伴峰
原子“化学环境”变化，不仅可能引起俄歇峰的位移(称化 学位移)，也可能引起其强度的变化，这两种变化的交叠， 则将引起俄歇峰(图)形状的改变。 原子“化学环境”指原子的价态或在形成化合物时，与该 (元素)原子相结合的其它(元素)原子的电负性等情况 如：原子发生电荷转移(如价态变化)引起内层能级变化， 从而改变俄歇跃迁能量，导致俄歇峰位移； 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。
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图13-5 俄歇电子能量图 主要俄歇峰的能量用空 心圆圈表示， 实心圆圈代表每个元素 的强峰
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定性分析的一般步骤：
(1)利用“主要俄歇电子能量图”，确定实测谱中最强峰可 能对应的几种(一般为2、3种)元素； (2)实测谱与可能的几种元素的标淮谱对照，确定最强峰 对应元素的所有峰； (3)反复重复上述步骤识别实测谱中尚未标识的其余峰。 注意：化学环境对俄歇谱的影响造成定性分析的困难(但 又为研究样品表面状况提供了有益的信息)，应注意识别。
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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。
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三、俄歇电子能谱分析
图13-3 俄歇谱仪示意图
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俄歇电子能谱仪中的激发源一般都用电子束。由电 子枪产生的电子束易实现聚焦和偏转，并获得所需 的强度。电子束斑点通常为0.05 mm×0.05mm。而 场发射或高亮度热发射在磁透镜的作用下，可以得 到直径≦30 nm的入射束。
电子能量分析器是电子能谱仪的中心部位。主要有 阻挡场分析器（RFA）和圆筒镜分析器（CMA）两 种。目前主要采用CMA，主要是它具有点传输率很 高，有很好的信噪比特性，灵敏度比前者高出2~3 个数量级。
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为什么说俄歇电子能谱分析是一种表面分析方法且空间分辨 率高？
大多数元素在50~1000eV能量范围内都有产额较高的俄歇 电子，它们的有效激发体积（空间分辨率）取决于入射电 子束的束斑直径和俄歇电子的发射深度。 能够保持特征能量（没有能量损失）而逸出表面的俄歇电 子，发射深度仅限于表面以下大约2nm以内，约相当于表 面几个原子层，且发射（逸出）深度与俄歇电子的能量以 及样品材料有关。 在这样浅的表层内逸出俄歇电子时，入射电子束的侧向扩 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。
1．定性分析 任务：根据实测的直接谱(俄歇峰)或微分谱上的负峰的位 置识别元素。 方法：与标准谱进行对比。 注意：由于电子轨道之间可实现不同的俄歇跃迁过程， 所以每种元素都有丰富的俄歇谱，由此导致不同元素俄歇 峰的干扰。 对于原子序数为3~14的元素，最显著的俄歇峰是由KLL 跃迁形成的；对于原子序数14~40的元素，最显著的俄歇 峰则是由LMM跃迁形成的。
什么是电子能谱分析法？
电子能谱分析法是采用单色光源（如X射线、紫外光）或 电子束去照射样品，使样品中电子受到激发而发射出来， 然后测量这些电子的产额（强度）对其能量的分布，从中 获得有关信息的一类分析方法。
本章主要介绍 俄歇电子能谱法(AES) X射线光电子能谱法(XPS) 紫外光电子能谱法(UPS)
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2．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]。以负峰能 量值作为俄歇电子能量， 用以识别元素（定性分 析），以峰-峰（正负峰高 度差）代表俄歇峰强度， 用于定量。
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第一节 俄歇电子能谱法
俄歇电子能谱法是用具有一定能量的电子束(或X射线)激 发样品俄歇效应，通过检测俄歇电子的能量和强度，从而 获得有关材料表面化学成分和结构的信息的方法。
峰(称等离子体伴峰)等。
伴峰
以被激出电子原来所在能级命名，
如3S、3P1/2、3P3/2等为Ag之M 层电子激出形成的光电子谱线(峰)
俄歇电子峰、多重态分裂峰等
主峰或特征峰
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Ag的光电子能谱图（MgK激发）
来自百度文库
二、俄歇电子能谱仪
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 10-7~10-8Pa的超高真空分 析室中。