Вопрос 31. Электронная оже-спектроскопия (ЭОС). Механизм эмиссии оже-электронов. Глубина выхода оже-электронов

Оже-эффект(открыт Пьером Оже в 1925г) заключается в следующем: На рисунке показан фрагмент электронной структуры атома, в состав которого входят 3 электронных уровня, частично или полностью занятые электронами. При обстреливании ускоренными электронами е, энергия которых выше потенциала ионизации K уровня, то существует вероятность ионизации этого уровня, в результате образуется вакансия(белый кружок). После чего вакансия заполняется при переходе электрона с L1, в ходе которого выделяется энергия, равная разности энергий связи электрона на уровнях. В дальнейшем процесс может идти двумя путями: либо будет испущен рентгеновский фотон, либо эта энергия безызлучательным способом будет передана другому электрону, находящемуся, например, на уровне L2. Если этой энергии будет достаточно, то произойдет ионизация уровня L2, в результате чего будет испущен электрон (стрелка 2 на рис. 1). Реализация второй возможности и есть собственно оже-процесс, а эмитируемый электрон называют оже-электроном.

Если обозначить оже-процесс обычным образом через последовательность уровней, принимающих в нем участие, КL1L2, то в первом приближении энергия оже-электронов Е(КL1L2) определяется формулой Е(КL1L2) = E(K) – E(L1) – E(L2), где Е(K), E(L1) и E(L2) – энергии связи электронов на уровнях К, L1, L2.

Глубина выхода оже-электронов

Главным преимуществом ОЭС по сравнению со многими другими методами является очень малая глубина анализа, что делает эту методику пригодной для исследования поверхности. В свою очередь, глубина анализа определяется длиной свободного пробега электронов в твердом теле в смысле неупругих взаимодействий. Понятно, почему это так. Если зародившийся в твердом теле оже-электрон при движении к поверхности испытает хоть одно неупругое взаимодействие (например, совершит ионизацию атома), то он потеряет часть энергии и не будет зарегистрирован в интересующем нас месте энергетического спектра вторичных электронов, который формируется при бомбардировке твердого тела ускоренными электронами. То есть оже-электроны, рожденные на глубине большей, чем длина свободного пробега, не будут нести информацию о нахождении атомов данного сорта. Длина свободного пробега в сильной степени зависит от скорости движения, а следовательно, и от энергии электронов. Обычно исследуются оже-электроны с энергиями от нескольких десятков электронвольт до нескольких килоэлектронвольт. Во всех материалах длина свободного пробега (а следовательно, и глубина анализа) таких электронов не превышает 2-3 нм, то есть величины, сопоставимой с периодом кристаллической решетки твердого тела. При этом львиная доля информации поступает с глубины 0,5-1,0 нм, что и делает ОЭС уникальным методом исследования поверхности.

Дата добавления: 2015-04-24