Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Физические основы электронной оже-спектроскопии
|
|
Сибирский государственный аэрокосмический университет
имени академика М.Ф. Решетнева»
(ФГБОУ ВО СибГАУ)
Научно-образовательный центр
«Институт космических исследований и высоких технологий»
Кафедра технической физики
Лабораторная работа 3
По курсу «Специальный практикум»
Физические основы электронной оже-спектроскопии
Направление: 03.03.02 «Физика»
Выполнили:
студенты 4-ого курса
группы БФ12-01
Алахтаева А.М.
Радыгин Д.П.
Научный руководитель:
доцент
Александрова
Галина Алексеевна
Красноярск 2016
Цель работы: изучение физических основ и метода электронной оже-спектроскопии, качественный и количественный элементный анализ поверхности методом электронной оже-спектроскопии.
КРАТКИЕ ТЕОРИТЕЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Физические основы электронной оже-спектроскопии
Метод электронной оже-спектроскопии (ЭОС) в настоящее время является одним из самых распространенных методов исследования элементного состава поверхности и границ раздела твердых тел. В основе ЭОС лежит оже-эффект, который был открыт в 1925 г. Пьером Оже. Оже-эффект является следствием ионизации одной из внутренних оболочек атома под действием первичного электронного пучка.
Рисунок 1– Схема генерации оже-электрона
На рис. 1 показана схема оже-процесса для атома с полностью заполненными энергетическими уровнями и валентной зоной. Энергия электронов в атоме отсчитывается от уровня Ферми E F, E V и E C - энергии потолка валентной зоны и дна зоны проводимости, j - работа выхода электрона.
Первичный электрон с энергией E P создает вакансию на уровне E K атома. Образовавшаяся вакансия через время t ~ 10-14…10-16 c заполняется электроном с какого-либо верхнего уровня (в примере на рис. 1 – с уровня L 1). Избыток энергии (E k – E L1) может освободиться в виде характеристического рентгеновского излучения с энергией кванта ћw = 
E k- E L1.Оже-процесс является альтернативным излучению фотона, избыточная энергия в этом случае передается третьему электрону, находящемуся, например, на уровне L 2.Этот электрон испускается в вакуум с энергией
E A = E K – E L1 – E L2 – U (L 1, L 2) (1)
и регистрируется как оже-электрон. Слагаемое U в формуле (1) учитывает, что в конечном состоянии атом оказывается дважды ионизованным в результате образования вакансий на уровнях L 1 и L 2. Он учитывает увеличение энергии связи L 2-электрона, когда удален L 1-электрон и L 1-электрона при наличии вакансии на уровне L 2. Точное вычисление слагаемого U (L 1, L 2) затруднено, однако часто используют эмпирическое соотношение, достаточно хорошо согласующееся с экспериментальными результатами:
,
где Z - атомный номер элемента.
Оже-переход, представленный на рис. 1, обозначают как KL 1 L 2. Первым записывается обозначение уровня, ионизованного первичным электроном, затем уровня, на котором образовалась вторичная вакансия, и далее уровня, с которого произошло испускание оже-электрона. Электроны, участвующие в оже-процессе, могут находиться и на одном и том же уровне, например, KL 1 L 1, L 1 L 2 L 2 и т. д. Если оже-электрон испускается из валентной зоны, то такой оже-процесс обозначается, например, как KL 1 V, KVV и т. д. В первом случае в оже-процессе участвует один электрон из валентной зоны, во втором – два.
Из соотношения (1) следует, что энергия оже-электрона определяется энергиями связи соответствующих атомных уровней данного элемента. Таким образом, для каждого элемента существует определенный, характерный только для этого элемента, набор энергий оже-электронов. Этот факт служит основой качественного элементного анализа поверхности методом электронной оже-спектроскопии. По характерному набору пиков в энергетическом спектре оже-электронов идентифицируют элементный состав исследуемого вещества.