(仪器分析）12.4电子能谱与电子探针

1、2021-11-5 M+* M+ + h (荧光X射线) M+* M+ + e (Auger电子)两个过程竞争；双电离态；三 (或两)个能级参与；标记：K LI LII；L MI MII 等；H、He不能发射Auger电子。12.4.1 Auger电子能谱分析法电子能谱分析法 Auger electron spectroscopy 一、原理Auger电子X射线激发电子2021-11-5KL1L2 Auger电子的产生过程电子的产生过程2021-11-5Auger电子能量电子能量(1)Auger电子动能与所在能级和仪器功函数有关；(2)二次激发，故与X射线的能量无关；(3)双重电离，增加有效核电

2、荷的补偿数 ( =1/21/3)。通式：通式：ZEZEZEZE)()()()(IIIIIILLKLKLZEZEZEZE)()()()(yxwwxyEw(Z) - EX(Z)：x轨道电子跃迁到w轨道空穴给出的能量；Ey(Z+ )：y轨道电子电离的电离能。2021-11-5Auger电子产额电子产额 用几率来衡量两个竞争过程，发射X射线荧光的几率PKX；发射K系 Auger电子的几率PKX ，那么K层X射线荧光产率：KAKXKXKXPPPK层Auger电子几率产率： KA=1- KXZ90%;由图可见，Auger电子能谱更适合轻元素分析, Z32 。2021-11-5Auger峰强度峰强度 Aug

3、er峰强度： IA Qi PA Qi ：电离截面； PA ：Auger电子发射几率； 电离截面Qi与束缚电子的能量(Ei)和入射电子束的能量(Ep)有关； Ep Ei 电离不能发生，那么Auger产率为零； Ep / Ei 3 ，可获得较大Auger峰强度。2021-11-5Auger电子能谱图电子能谱图 Auger电子能量与元素序数和产生的能级有关，具有特征性； 对于 3 14 的元素， Auger峰类型为：KLL 型 对于14 40的元素， Auger峰类型为：LMM 型 如图，按X射线能谱记录的曲线上，Auger谱峰淹没在本底中，采用微分曲线，那么Auger谱峰明显。2021-11-5A

4、uger电子能谱图电子能谱图锰的价态与形态分析。2021-11-5二、二、 俄歇电子能谱分析仪多功能俄歇电子能谱分析仪多功能激发源试样装置电子能量分析器检测器计算机2021-11-51. 1. 激发源激发源X射线电子能谱：X射线管；紫外电子能谱：He、Kr的共振线；Auger电子能谱：强度较大的电子枪(510 keV)。 2021-11-52. 2. 电子能量分析器电子能量分析器(1) 半球形电子能量分析器半球形电子能量分析器 改变两球面间的电位差，不同能量的电子依次通过分析器；分辨率高。(2) 筒镜式电子能量分析器筒镜式电子能量分析器 CMA) 同轴圆筒，外筒接负压、内同轴圆筒，外筒接负压、

5、内筒接地，两筒之间形成静电场。筒接地，两筒之间形成静电场。 灵敏度高、分辨率低；二级灵敏度高、分辨率低；二级串联。串联。2021-11-53. 3. 检测器检测器 产生的光电流：10-310-9； 电子倍增器作为检测器； 单通道电子倍增器；多通道电子倍增器。4. 4. 真空系统真空系统 光源、样品室、电子能量分析器、检测器都必须在高真空条件下工作。10-6 Pa 。2021-11-5三、应用三、应用 俄歇电子能谱法是应用最广泛的外表分析技术。 所获得的信息深度为0.5 10nm，既可以进行点分析和高分辨的横向分布分析，也可以进行薄膜和样品深度纵断面组成分布分析。 能测定除氢和氦之外的所有元素的

6、各种状态。 在俄歇电子能谱法中，结合能不同所产生的化学位移差异非常小，检测困难，故不能用来鉴别元素形态。 2021-11-5两者仪器根本相同。两者仪器根本相同。 电子枪发射的电子流被阳极电电子枪发射的电子流被阳极电压加速后，能量在压加速后，能量在150keV之之间，电流为间，电流为10pAA。m的电子束，照射在样品上时，的电子束，照射在样品上时，激发产生激发产生X射线，能用波长色散射线，能用波长色散或能量色散或能量色散X射线光谱仪检测。射线光谱仪检测。 12.4.2 电子微探针分析法电子微探针分析法EPXMA与扫描电子显微镜与扫描电子显微镜2021-11-5 可同时记录BeU所有元素的信号强度。相对检测准确度在1%10%之间，检出限达0.01%0.1。 扫描电子显微镜与电子微探针扫描电子显微镜与电子微探针分析法的主要区别：检测和显示分析法的主要区别：检测和显示方式不同。方式不同。 EPXMA EPXMA：从样品外表逐：从样品外表逐出的二次电子由闪烁检测器检测出的二次电子由闪烁检测器检测。 将样品制成薄片将样品制成薄片(100nm)(100nm)，由穿过样品的发射电子得到样，由穿过样品的发射电子得到样品的图像，即为扫描透射电子显品的图像，即为扫描透射电子显微镜微镜(STEM)(STEM)，也称分析电子显微，也称分析电子显微镜镜(AEM)(AEM)。 2021-11-5内容选择