俄歇電子能譜分析

當原子內殼層電子因電離激發而留下一個空位時,由較外層電子向這一能級躍遷使原子能量釋放的過程中,可以發射一個具有特征能量的X射線光電子,或者也可以將這部分能量傳給另外一個外層電子引起進一步的電離,從而發射一個具有特征能量的俄歇電子,這個過程稱為俄歇過程。

俄歇電子的能量一般為50～1500 eV,它在固體中平均自由程非常短,一般來說,能夠逸出表面的俄歇電子信號主要來自樣品表層2～3個原子層,即0.5～2.0 nm。因此,俄歇電子信號特別適合于表面分析,通過對俄歇電子能量和強度的檢驗,可以得到有關表層化學成分定性和定量信息。隨著超高真空技術的發展和應用,配合能譜分析技術,俄歇譜儀已經成為一種重要的表面分析手段。

俄歇電子產生的過程:A殼層電子電離,B殼層電子向A殼層空位躍遷,導致C殼層電子發射,即俄歇電子。考慮到A電子的電離引起原子庫倫電場的改組,使C殼層能級由EC(Z)變成EC(Z+D),其特征能量為EABC(Z)=EA(Z)-EB(Z)-EC(Z+D)-Ew(其中Ew為樣品材料逸出功,D為修正值)。例如原子發射一個KL2L2俄歇電子,其能量為EKL2L2=EK-EL2-EL2-Ew,引起俄歇電子發射的電子躍遷多種多樣,有K系、L系、M系等等。俄歇電子與特征X射線是兩個相互關聯和競爭的發射過程。Z<15時,無論K系、L系、M系,俄歇電子發射占優,因而對輕元素,俄歇電子譜分析具有較高靈敏度。通常Z≤14的元素,采用KLL電子;14

利用俄歇峰的能量可進行元素定性分析,根據峰高度可進行半定量和定量分析,主要應用在研究金屬和合金的晶界脆斷以及壓力加工和熱處理后的表面偏析。