«оже-спектроскопия»

Auger spectroscopy

Auger spectroscopy

ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ

раздел электронной спектроскопии, методы к-рого основаны на измерении энергии и интенсивности токов оже-электронов, эмиттированных из атомов, молекул и тв. тел при оже-эффекте. Энергия оже-электронов определяется природой испускающих их атомов и их хим. окружением, что позволяет определять атомы в соединениях и получать информацию об их хим. состоянии. О.-с. применяют как для фундам. исследований, так и для элементного анализа. В зависимости от способа возбуждения атомов — электронным, фотонным, ионным пучками — различают электронную, фотоэлектронную и ионную О.-с. (соотв. ЭОС, ФОС и ИОС). Спектры оже-электронов получают и регистрируют с помощью оже-спектрометров. Наиболее распространены электронные оже-спектрометры на базе анализаторов энергии эл-нов типа цилиндрич. зеркала и четырёхсеточного анализатора с тормозящим полем (рис. 1). Электронный пучок от электронной пушки направляется на образец, находящийся в вакуумной камере (до 10-10 мм рт. ст.), В спектрометрах первого типа (их чувствительность на два порядка выше, чем спектрометров второго типа) потенциал внеш. цилиндрич. электрода анализатора 2 искривляет траектории оже-электронов в зависимости от их энергии. В результате каждому значению потенциала будет соответствовать определ. энергия оже-электронов, попавших в электронный умножитель 6. В спектрометрах второго типа энергия электронов, попадающих на коллектор анализатора 2, зависит от задерживающего потенциала на сетках. Обычно регистрируют не энергетич. распределение числа N эмиттированных эл-нов по энергиям?, а производную dN(?)/d? (рис. 2), что повышает чувствительность метода.

Рис. 1. Схемы электронных оже-спектрометров с элсктростатич. анализатором типа цилиндрич. зеркала (а) и с четырёхсеточным анализатором с тормозящим полем (б): 1 — исследуемый образец; 2 — энергетич. анализатор эл-нов; 3 — электронная душка; 4 — электронная пушка, создающая наклонно падающий пучок; 5 — ионная пушка для послойного распыления образца; 6 — электронный умножитель.

Рис. 2. Спектр оже-электронов стали, содержащей Ni, Cr, С, Р, О.

О.-с. газов используется гл. обр. в фундам. исследованиях (для изучения механизма самого оже-эффекта, основных и возбуждённых состоянии дважды ионизованных атомов, разл. явлений, связанных с процессом нач. возбуждения атома). О.-с. может быть использована и для хим. анализа газов, но систематич. исследования аналитич. возможностей метода пока не проводились. Наибольшее применение О.-с. получила для элементного анализа приповерхностного слоя тв. тела толщиной в неск. ат. слоев. Для получения информации о более глубинных слоях используют послойное распыление исследуемого образца ионами инертных газов. На основе ЭОС и ФОС проводят хим. анализ всех элементов периодич. таблицы (кроме Не и Н). Методы ИОС не чувствительны к нек-рым элементам. Т. к. вероятность безызлучат. переходов падает с ростом ат. номера элемента, эффективность анализа атомов лёгких элементов выше, чем тяжёлых. Чувствительность методов О.-с. составляет =1012 ат/см3.

Важной хар-кой явл. форма оже-линий, а также изменения энергий оже-электронов (сдвиги оже-линий) в зависимости от хим. состояния атома или его хим. окружения. Это позволяет наряду с элементным анализом получать информацию о хим. состоянии атома.

Совр. оже-спектрометры в большинстве случаев могут работать в сканирующем режиме и давать информацию о распределении отд. элементов по поверхности образца. Спектрометры с четырёхсеточным анализатором позволяют сочетать методы О.-с. с дифракцией медленных эл-нов (см. ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ), что даёт возможность не только исследовать элементный состав приповерхностных слоев монокрист. образцов, но и получать сведения об их структуре и её изменениях.

электронная (ЭОС), раздел спектроскопии, изучающий энергетич. спектры оже-электро-нов, к-рые возникают при облучении исследуемого в-ва электронным пучком. ЭОС широко используется для определения элементного состава газов и пов-сти твердых тел, для изучения электронного строения и хим. состояния атомов в пробе.

Оже-эффект заключается в следующем. Под действием ионизирующего излучения на одном из внутр. электронных уровней (напр., К-уровне) атома образуется вакансия, на к-рую переходит электрон с более высокого уровня (напр., L₃ -подуровня). Возникший при переходе электрона избыток энергии может привести к испусканию рентгеновского фотона (излучат. переход) или к выбрасыванию еще одного электрона, напр. с подуровня L₁ (безызлучат. переход). Этот электрон называют оже-электроном, а его кинетич. энергия Еопределяется ур-нием: Е= Е _к Ч E_L1 - E_L3, где Е _к, E>_L1 и E_L3 -энергии связи электронов на уровнях К, L₁, и L₃ соотв. (с учетом влияния ионизации атома). Рассмотренный оже-переход обозначается KL₁L₃.Существуют и др. переходы, напр. типа LMM, MNN, KLM. Оже-эффект наблюдается у всех элементов периодич. системы, начиная с Li, причем его вероятность для легких элементов достигает 0,99 и убывает с увеличением порядкового номера. В твердом теле наряду с переходами между внутр. уровнями атома наблюдаются переходы (типа LMV, LVV и т. д.) с участием электронов валентной зоны.

Спектры оже-электронов регистрируют с помощью оже-спектрометров, к-рые состоят из источника ионизирующего излучения, камеры для размещения исследуемых образцов, энергоанализатора и детектора электронов. В качестве ионизирующего излучения используют электронные пучки с энергией от 3 до 10 кэВ, а в приборах с пространств. разрешением менее 0,1 мкм-с энергией выше 10 кэВ. Для измерения кинетич. энергии электронов применяют дисперсионные электростатич. энергоанализаторы (с цилиндрич. или полусферич. электродами), к-рые обеспечивают высокое энергетич. разрешение (DE/E)

Auger spectroscopy