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第三章 俄歇电子能谱（AES） 本章讲授内容 一、概述 二、俄歇效应 三、Auger电子能谱 四、Auger峰能量 五、俄歇峰精细结构 六、俄歇信号强度 七、AES定量分析 一、概述 俄歇电子能谱(Auger Electron Spectroscopy, AES)； 亦称为： 扫描俄歇微探针（Scanning Auger Microprobe, SAM） AES分析是以e束（或X-射线束）为激发源，激发出样品表面的Auger电子，分析Auger电子的能量和强度，可获元素种类、含量和分布，以及化学态等信息。 当采用e束激发源时，由于e可以聚焦，因而它还具微区分析功能。 本章介绍基于e束激发的AES。 @ AES主要特点 优点： (1) 空间分辨率高(e束斑很小)，可以同时显示表面形貌像和 元素分布像； (2) 深度剖析时，深度分辨率高； (3) AES技术资料丰富； (4) 深度剖析时，可在连续溅射过程中取谱(优于XPS)。 缺点： (1) e束能量高，对绝热材料易致损伤; (2) e束带电荷，对绝缘材料有荷电现象，影响分析。 @ 电子激发引起的X-射线和俄歇电子发射 X射线 俄歇电子 二、俄歇效应 A B C 俄歇过程如图：当原子受外来高能e轰击(Ep?5EK)时，内壳层e电离，原子内层轨道出现空穴而处于激发态，电离原子通过发射X-ray或发射Auger e去而去激发。 认识该过程要把握如下基本要点： (1)两个轨道三个电子参与 (2)双空穴终态 (3)Auger e和X射线的发射机率互为稍长，即PA+PX=1 (4)Auger e命名: 若A—最初空穴能级，B—填充空穴的 e 能级，C—Auger e 发射能级，则该Auger e 称为ABC Auger e ，过程称为ABC俄歇跃迁。 例如：KLL、 LMM 、MNN等俄歇跃迁， 发射：KLL、 LMM 、MNN等俄歇电子。 @ 三、Auger电子能谱 电子束与样品作用后产生的粒子和波如下图: SEM e枪 阴极荧光 Auger e (AES) 二次e 背散射e X-Ray (EPMA) 透射e A A V 样 品 e枪 2? TEM 衍射e Auger 电子峰 弹性散射峰 二次电子 电子产额 经e能量分析器探测到的e能谱图如下图所示 ： 要点如下： (1)入射e能量E1处出现 一很尖的,此为入射e与 原子弹性碰撞后产生的 散射峰，能量保持不变； (2)在低能端出现一个 十eV的宽峰，此为入射e 与原子非弹性碰撞所产生 的二次e，这些二次e又链式诱发出更多的二次级电子； (3)二峰之间间有一个广阔区域，但e数目少,产生原因亦很多，其中包括本节关心的Auger e峰； (4)将俄歇峰能量段选出并进行微分记录，得到俄歇能谱下。 @ Auger 电子峰 弹性散射峰 二次电子 从图可以看出： (1)峰位 (能量) ，由特定元素原子结构确定; (2)元素的峰数，…………………………. .，(可由量子力学估计); (3)各峰相对强度大小也是该元素特征; 以上三条是俄歇能谱定性分析的依据，这些数据均有手册可查。 @ 四、Auger峰能量 1．计算公式 由于Auger e发射涉及三个e能级ABC，对于基态原子，能量 事实上，原子发射Auger e时处于激发态，此时 EC*?EC 计算EABC的经验公式为(Z为原子序数) 半经验公式： 其中F(BC:X)为原子终态X的B、C空穴间的相互作用能； —内驰豫能，发生在原子内部； —外驰豫能，发生在分子或固体中。 EABC=EA―EB―EC 驰豫能及其对俄歇 e 能量的贡献 上述计算的各元素的EABC 汇集于图12-4中。 @ 内驰豫—原子内壳层电离时，其外壳层向内压缩，增加核与