俄歇电子能谱（3）

俄歇跃迁

对于自由原子来说,围绕原子核运转的电子处于一些不连续的"轨道 ”上,这些 “ 轨道 ” 又组成K、L、M、N 等电子壳层。 我们用“ 能级 ”的概念来代表某一轨道上电子能量的大小。由于入射电子的激发，内层 电子被 电离， 留下一个空穴。 此时原子处于激发态， 不稳定。 较高能级上的一个电子降落到内层能级的空位中去，同时放出多余的能量。 这些能量可以作为光子发射特征射线，也可以转移给第三个电子并使之发射出来。 这就是俄歇电子。 通常用射线能级来标志俄歇跃迁。 例如KL₁L₂俄歇电子就是表示最初K能级被电离，L₁能级的电子填入K能级空位，多余的能量传给了L₂能级上 的一个电子，并使之发射出来。

能量公式

对于原子序数为Z的原子,俄歇电子的能量可以用下面经验公式计算：

E_WXY(Z)=E_W(Z)-E_X(Z)-E_Y(Z+ Δ)-Φ

式中， E_WXY(Z)：原子序数为Z的原子，W空穴被X电子填充得到的俄歇电子Y的能量。

E_W(Z)-E_X(Z)：X电子填充W空穴时释放的能量。

E_Y(Z+Δ)：Y电子电离所需的能量。

因为Y电子是在已有一个空穴的情况下电离的，因此，该电离能相当于原子序数为Z和Z 1之间的原子的电离能。其中Δ=1/2-1/3。根据式(10.6)和各元素的电子电离能，可以计算出各俄歇电子的能量，制成谱图手册。因此，只要测定出俄歇电子的能量，对照现有的俄歇电子能量图表，即可确定样品表面的成份。

俄歇电子能谱实例

由于一次电子束能量远高于原子内层轨道的能量，可以激发出多个内层电子，会产生多种俄歇跃迁，因此,在俄歇电子能谱图上会有多组俄歇峰，虽然使定性分析变得复杂，但依靠多个俄歇峰,会使得定性分析准确度很高，可以进行除氢氦之外的多元素一次定性分析。同时,还可以利用俄歇电子的强度和样品中原子浓度的线性关系,进行元素的半定量分析,俄歇电子能谱法是一种灵敏度很高的表面分析方法。其信息深度为1.0-3.0nm,绝对灵敏可达到10^-3单原子层。是一种很有用的分析方法。

俄歇电流

从纯净固体表面测得的俄歇电流大约是10^-5I_p，I_p是入射电子束流。 俄歇电流原则上可以通过估计电离截面来计算，但由于受多种因子的影响。 计算很复杂，并与实验符合得不好。 在实际测量时，为了使俄歇电流达到最大，必须选择适当的E_P/E_W比例。E_P是入射电子的能量，E_W是最初被电离的内层能级的能量。 若E_P<E_W则不足以电离W能级，俄歇电子产额等于零。 若E_P》E_W，则人射电子和原子相互作用的时间不足，也不利于提高俄歇产额。 能获得最大俄歇电子产额的E_P/E_W比例大约是2—6 。 用小角度入射掠射 时可以增加有效的 “ 检测体积 ”，使更多的表面原子电离, 从而增加俄歇产额。 一般来说最佳的入射角是10°—30°。