俄歇電子能譜（3）

俄歇躍遷

對于自由原子來說,圍繞原子核運轉的電子處于一些不連續的"軌道 ”上,這些 “ 軌道 ” 又組成K、L、M、N 等電子殼層。 我們用“ 能級 ”的概念來代表某一軌道上電子能量的大小。由于入射電子的激發，內層 電子被 電離， 留下一個空穴。 此時原子處于激發態， 不穩定。 較高能級上的一個電子降落到內層能級的空位中去，同時放出多余的能量。 這些能量可以作為光子發射特征射線，也可以轉移給第三個電子并使之發射出來。 這就是俄歇電子。 通常用射線能級來標志俄歇躍遷。 例如KL₁L₂俄歇電子就是表示最初K能級被電離，L₁能級的電子填入K能級空位，多余的能量傳給了L₂能級上 的一個電子，并使之發射出來。

能量公式

對于原子序數為Z的原子,俄歇電子的能量可以用下面經驗公式計算：

E_WXY(Z)=E_W(Z)-E_X(Z)-E_Y(Z+ Δ)-Φ

式中， E_WXY(Z)：原子序數為Z的原子，W空穴被X電子填充得到的俄歇電子Y的能量。

E_W(Z)-E_X(Z)：X電子填充W空穴時釋放的能量。

E_Y(Z+Δ)：Y電子電離所需的能量。

因為Y電子是在已有一個空穴的情況下電離的，因此，該電離能相當于原子序數為Z和Z 1之間的原子的電離能。其中Δ=1/2-1/3。根據式(10.6)和各元素的電子電離能，可以計算出各俄歇電子的能量，制成譜圖手冊。因此，只要測定出俄歇電子的能量，對照現有的俄歇電子能量圖表，即可確定樣品表面的成份。

俄歇電子能譜實例

由于一次電子束能量遠高于原子內層軌道的能量，可以激發出多個內層電子，會產生多種俄歇躍遷，因此,在俄歇電子能譜圖上會有多組俄歇峰，雖然使定性分析變得復雜，但依靠多個俄歇峰,會使得定性分析準確度很高，可以進行除氫氦之外的多元素一次定性分析。同時,還可以利用俄歇電子的強度和樣品中原子濃度的線性關系,進行元素的半定量分析,俄歇電子能譜法是一種靈敏度很高的表面分析方法。其信息深度為1.0-3.0nm,絕對靈敏可達到10^-3單原子層。是一種很有用的分析方法。

俄歇電流

從純凈固體表面測得的俄歇電流大約是10^-5I_p，I_p是入射電子束流。 俄歇電流原則上可以通過估計電離截面來計算，但由于受多種因子的影響。 計算很復雜，并與實驗符合得不好。 在實際測量時，為了使俄歇電流達到最大，必須選擇適當的E_P/E_W比例。E_P是入射電子的能量，E_W是最初被電離的內層能級的能量。 若E_P<E_W則不足以電離W能級，俄歇電子產額等于零。 若E_P》E_W，則人射電子和原子相互作用的時間不足，也不利于提高俄歇產額。 能獲得最大俄歇電子產額的E_P/E_W比例大約是2—6 。 用小角度入射掠射 時可以增加有效的 “ 檢測體積 ”，使更多的表面原子電離, 從而增加俄歇產額。 一般來說最佳的入射角是10°—30°。