俄歇电子能谱分析

当原子内壳层电子因电离激发而留下一个空位时,由较外层电子向这一能级跃迁使原子能量释放的过程中,可以发射一个具有特征能量的X射线光电子,或者也可以将这部分能量传给另外一个外层电子引起进一步的电离,从而发射一个具有特征能量的俄歇电子,这个过程称为俄歇过程。

俄歇电子的能量一般为50～1500 eV,它在固体中平均自由程非常短,一般来说,能够逸出表面的俄歇电子信号主要来自样品表层2～3个原子层,即0.5～2.0 nm。因此,俄歇电子信号特别适合于表面分析,通过对俄歇电子能量和强度的检验,可以得到有关表层化学成分定性和定量信息。随着超高真空技术的发展和应用,配合能谱分析技术,俄歇谱仪已经成为一种重要的表面分析手段。

俄歇电子产生的过程:A壳层电子电离,B壳层电子向A壳层空位跃迁,导致C壳层电子发射,即俄歇电子。考虑到A电子的电离引起原子库伦电场的改组,使C壳层能级由EC(Z)变成EC(Z+D),其特征能量为EABC(Z)=EA(Z)-EB(Z)-EC(Z+D)-Ew(其中Ew为样品材料逸出功,D为修正值)。例如原子发射一个KL2L2俄歇电子,其能量为EKL2L2=EK-EL2-EL2-Ew,引起俄歇电子发射的电子跃迁多种多样,有K系、L系、M系等等。俄歇电子与特征X射线是两个相互关联和竞争的发射过程。Z<15时,无论K系、L系、M系,俄歇电子发射占优,因而对轻元素,俄歇电子谱分析具有较高灵敏度。通常Z≤14的元素,采用KLL电子;14

利用俄歇峰的能量可进行元素定性分析,根据峰高度可进行半定量和定量分析,主要应用在研究金属和合金的晶界脆断以及压力加工和热处理后的表面偏析。