ЛАБОРАТОРНА РАБОТА No.

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА No4

Физически основи на оже-електронната спектроскопия

Обективен: изследване на физическите основи и метода на електронна оже-спектроскопия, качествен и количествен елементен анализ на повърхността по метода на електронна оже-спектроскопия.

1. Физически основи на оже-електронната спектроскопия

Понастоящем шнековата електронна спектроскопия (EOS) е един от най-разпространените методи за изследване на елементарния състав на повърхността и повърхностите на твърдото вещество. EOS се основава на ефекта на Оже, който е открит през 1925 г. от Пиер Оже. Ефектът на Оже е следствие от йонизация на една от вътрешните обвивки на атома под действието на първичния електронен лъч.

елементарна чувствителност

10 -14. 10 -16 s. се пълни с електрон от някакво горно ниво (в примера на фиг. 1 - от нивото L1. Излишък от енергия Е. k - EL1 може да се освободи под формата на характерни рентгенови лъчи с квантова енергия з n = Е. к - Е.L1 Auger процесът е алтернатива на фотонното излъчване, в този случай излишната енергия се прехвърля към третия електрон, разположен, например, на нивото L2. Този електрон се излъчва във вакуум с енергия

и е регистриран като оже-електрон. Терминът U във формула (1) отчита факта, че в крайното състояние атомът се йонизира двойно в резултат на образуването на свободни места на нивата L1 и L2. Той отчита увеличаването на енергията на свързване на L2 електрона, когато L1 електронът е отстранен и L1 електронът в присъствието на свободна позиция на ниво L2. Точното изчисляване на термина U (L1, L2) е трудно, но често се използва емпирична връзка, която е в добро съгласие с експерименталните резултати:

, (2)

Където Z. - атомен номер на елемент.

Преходът на шнек, показан на фиг. 1 са обозначени KL1L2. Първото е обозначаването на нивото, йонизирано от първичния електрон, след това нивото, при което се е формирала вторичната ваканция, и след това нивото, от което е излъчен оже-електронът. Електроните, участващи в процеса на Оже, могат да бъдат на едно и също ниво, например KL1L1, L1L2L2 и др. Ако Оже-електрон се излъчва от валентната лента, тогава такъв Оже-процес се обозначава например като KL1V, KVV и и т.н. В първия случай един електрон от валентната лента участва в процеса на Оже, във втория - два.

Оже-процесът изисква присъствието на поне три електрона в атома. Следователно, ефектът на Оже се наблюдава за всички елементи, започвайки с литий (Z = 3). Въпреки това, в метален Li, поради наличието на валентна лента, се наблюдава ефекта на Оже. За елементи, разположени в началото на периодичната таблица на елементите (Z 70 - не надвишава 10%. За K-нивото на арсен (Z = 33), вероятностите за освобождаване на оже-електрони и излъчване на рентгенови фотони са.

От съотношението (1) следва, че енергията на оже-електрона се определя от енергиите на свързване на съответните атомни нива на дадения елемент. По този начин за всеки елемент има определен, характерен само за този елемент, набор от енергии на оже-електрони. Този факт служи като основа за качествения елементарен анализ на повърхността по метода на Оже електронна спектроскопия. Елементният състав на изпитваното вещество се идентифицира чрез характерен набор от пикове в енергийния спектър на оже-електроните. За идентифициране на елементи се използват атлажи на Оже-спектри, като например [1], който съдържа Оже-спектри на чисти елементи и някои съединения, измерени при стандартни условия.