Оже-спектроскопия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Оже-спектроскопия — метод электронной спектроскопии, основанный на анализе распределения по энергии электронов возникших в результате Оже-эффекта.

По способу получения информации о поверхности методы анализа делятся на эмиссионные, в которых используется эмиссия частиц в результате воздействия на поверхность различных факторов (температура, электрическое поле), и зондирующие, основанных на эмиссии частиц или излучения, действующие на исследуемую поверхность. Метод электронной оже-спектроскопии относится к зондирующим методам. Он основан на анализе распределения энергии электронов, эмитированных исследуемым веществом под действием пучка первичных электронов, и выделении из общего энергетического спектра тех, которые возникли в результате оже-процесса. Их энергия определяется энергетической структурой оболочек атомов, участвующих в процессе, а ток в первом приближении — концентрацией таких атомов.

Оже-процессы проявляются при бомбардировке поверхности твердого тела медленными электронами с энергией E от 10 до 10000 эВ. Бомбардировка твердых тел в вакууме сопровождается вторичной электронной эмиссией. В состав вторичных электронов, эмитируемых, кроме собственно вторичных электронов, входят упруго- и неупругорассеянные первичные электроны.

Природа оже-электронов[править | править вики-текст]

При бомбардировке поверхности материала электронами с энергией, достаточной для ионизации одной из внутренних оболочек атома, например К, возникает первичная вакансия, которая моментально (за 10−16—10−14 с) заполняется электроном, перешедшим из другой оболочки атома, например М. В результате возникает вторичная вакансия. Если EK и EM — энергии, необходимые для переноса электрона с К и М уровней на бесконечность, то энергия, выделяемая при таком переходе, равна EK - EM. Эта разница в энергии может распределиться по разным каналам. С одной стороны, в виде выпущенного кванта характеристического рентгеновского излучения hv = EK - EM (радиационный переход), а с другой передана электрону внешней оболочки атома, например N (безызлучательный переход или оже-переход). Энергия |EK - EM| - EN может быть положительна (или равна нулю). В этом случае электрон эмитируется в вакуум и регистрируется как оже-электрон. Вероятность его выхода зависит от порядкового номера Z атомов изучаемого материала. Поскольку вероятность радиационного перехода с и увеличением Z увеличивается (пропорционально Z4), вероятность появления оже-перехода при этом уменьшается. Так, для легких элементов она составляет примерно 95%, а для элементов с Z> 70 не превышает 10%. Глубина выхода оже-электронов d0 в диапазоне энергий, которые имеют интерес для электронной оже-спектроскопии, составляет 5 — 10 моноатомных слоёв. Поэтому можно сказать, что информация, полученная этим методом, относится к приповерхностной области исследуемого образца.

Эмитированные электроны какого-либо элемента, возникшие в результате оже-процесса, всегда характеризуются некоторыми значениями энергии. Отсюда, если провести анализ по энергиям электронов, эмитированных веществом под действием пучка первичных электронов, выделить из общего энергетического спектра те электроны, которые возникли в результате оже-процесса и определить их энергии, то можно сделать вывод о наличии на поверхности того или иного элемента.

Факторы, влияющие на интенсивность эмиссии оже-электронов[править | править вики-текст]

На интенсивность эмиссии оже-электронов существенно влияют различные факторы, такие как зависимость сечения ионизации внутренних уровней атомов от энергии первичных электронов, обратный поток рассеянных электронов, вероятность перехода атома в невозбужденное состояние с возникновением фотона и другие процессы.

Зависимость сечения ионизации уровня от энергии электронов первичного пучка[править | править вики-текст]

Поскольку значение энергии первичных электронов Е является важным фактором при образовании в атомах первичных вакансий, ее изменение должно существенно влиять на величину тока оже-электронов.

Влияние угла падения первичных электронов на количество оже-электронов[править | править вики-текст]

Существенное влияние на ток оже-электронов оказывает геометрия процесса, а именно угол падения электронов на образец и угол регистрации оже-электронов. Речь идёт об угле между направлением пучка первичных электронов и нормалью к исследуемой поверхности и об угле между нормалью и направлением оже-электронов, попадающих в детектор, соответственно.

Ссылки[править | править вики-текст]