俄歇电子能谱ppt课件

3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)3.5.2 俄歇俄歇电电子能子能谱谱基本原理基本原理3.5.2.1 俄歇俄歇电电子子发发射射3.5.2.2俄歇俄歇电电子子产产率率3.5.2.3 俄歇俄歇电电子命名子命名3.5.2.4 俄歇俄歇电电子能量子能量3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱3.5.4 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱的特点和的特点和应应用用领领域域3.5.1 概述概述俄歇电子能谱13.5俄歇电子能谱(AES)3.5.2俄歇电子能谱基本3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)3.5.1 概述概述俄俄歇歇电电子子能能谱谱(AugerElectronSpectroscopy，简简称称AES)能能提提供供材材料料表表面面几几个个原原子子层层的的成成分分及及分分布布信信息息，基基础础是是法法国国物物理理学学家家PierreAuger于于1925年观测到的俄歇电子发射现象。年观测到的俄歇电子发射现象。实实际际上上“俄俄歇歇电电子子发发射射现现象象”已已分分别别被被Lise Meitner和和PierreAuger于于十十九九世世纪纪二二十十年年代代独独立立发发现现，其其中中首首先先由由Meitner于于1923年年在在期期刊刊ZeitschriftfrPhysik对对该该发发现现进进行行了了报报道道，但但英英语语科科学学团体依然用俄歇的名字来命名它。团体依然用俄歇的名字来命名它。俄歇电子能谱23.5俄歇电子能谱(AES)3.5.1概述俄歇电子能谱3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)3.5.2 俄歇俄歇电电子能子能谱谱基本原理基本原理3.5.2.1 俄歇俄歇电电子子发发射射 A+*A+*+h(荧光荧光X射线射线)A+*A2+*+e(Auger电子电子)两个过程竞争；两个过程竞争；双电离态；双电离态；Auger电子电子X射线射线/电子束电子束激发电子激发电子荧光荧光X射线射线俄歇电子能谱33.5俄歇电子能谱(AES)3.5.2俄歇电子能谱基本3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)3.5.2.1 俄歇俄歇电电子子产产率率用几率来衡量两个竞争过程，发射用几率来衡量两个竞争过程，发射X射线荧光的几率射线荧光的几率PKX；发射；发射K系系Auger电子电子的几率的几率PKA，则，则K层层X射线荧光产额：射线荧光产额：K层层Auger电子几率产额：电子几率产额：KA=1-KXZ 19,俄歇电子俄歇电子产额大于产额大于90%；俄俄歇歇电电子子能能谱谱法法更更适适用用于于轻轻元元素素（Z33）的分析）的分析俄歇电子能谱43.5俄歇电子能谱(AES)用几率来衡量两个3.5.2.3 俄歇俄歇电电子命名子命名俄歇俄歇电电子的子的发发射射牵牵涉到三个涉到三个电电子的能子的能级级，因此，常常将三个，因此，常常将三个壳壳层层的符号并列来命名俄歇的符号并列来命名俄歇电电子子L2，3VVKL1L1L1M1M13.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)Mg1s1/2俄歇电子能谱53.5.2.3俄歇电子命名俄歇电子的发射牵涉到三个电子的能3.5.2.3 俄歇俄歇电电子命名子命名氢原子氢原子（1s1)和氦原子和氦原子(1s2)孤立的孤立的锂原子锂原子(1s22s1)只有只有K层电子，不能产生俄歇电子。层电子，不能产生俄歇电子。也不可能产生俄歇电子，因为锂原子只有一个也不可能产生俄歇电子，因为锂原子只有一个L1电子，电子，但金属锂可以有但金属锂可以有iKVV（V表示价带），因为价带中有许多价电表示价带），因为价带中有许多价电子。子。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱63.5.2.3俄歇电子命名氢原子（1s1)和氦原子(1s23.5.2.4 俄歇俄歇电电子能量子能量俄歇俄歇电电子的子的动动能只与能只与牵牵扯到的扯到的电电子在物子在物质质中所中所处处的能的能级级及及仪仪器的功函数器的功函数 SP有关，与激有关，与激发发源能量无关。源能量无关。常用的一个经验公式为常用的一个经验公式为EZ：原子序数为：原子序数为Z的原子所发射的的原子所发射的俄歇电子的能量；俄歇电子的能量；Ez，Ez ，Ez 都代表原子中的电子束缚能；都代表原子中的电子束缚能；Ez Ez Ez 表示表示、层的束缚能之差，层的束缚能之差，是主要的部分是主要的部分；括号的项是较小的修正，代表当括号的项是较小的修正，代表当 电子不在时电子不在时 电子束缚能的增加和电子束缚能的增加和 电子不在电子不在时时 电子束缚能的增加二者的平均值。电子束缚能的增加二者的平均值。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)sp各元素的俄歇电子的动能可以从有关手册上查到各元素的俄歇电子的动能可以从有关手册上查到俄歇电子能谱73.5.2.4俄歇电子能量俄歇电子的动能只与牵扯到的电子在3.5.2.4 俄歇俄歇电电子能量子能量通常情况下，通常情况下，z14的元素用的元素用KLL群群较合适，较合适，14z42的元素用的元素用LMM群较合适，群较合适，z42的元素，用的元素，用MNN群较合适。群较合适。主主要要俄俄歇歇电电子子能能量量图图(红红色色圆圆点点代代表表每每个个元元素素的的强强峰峰)并并标标出出每每种种元元素素所所产产生生的的俄俄歇歇电电子子能能量量及及其其相相对对强度强度3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱83.5.2.4俄歇电子能量通常情况下，主要俄歇电子能量图3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱常用的俄歇能常用的俄歇能谱谱有有直接直接谱谱和和微分微分谱谱两种。两种。直接直接谱谱是用俄歇是用俄歇电电子子强强度（度（电电子子计计数或密度数或密度N）对对其能量其能量E的分布。的分布。N（E）E作作图图，直接，直接谱谱的信噪比的信噪比较较差。差。微微分分谱谱是是用用dN(E)/dEE作作图图，微微分分峰峰有有正正峰峰和和负负峰峰，一一般般用用负负峰峰的的峰峰值值作作为为定定性性分分析析指指标标，用用峰峰峰峰值值表表示示峰峰强强度度，为为定定量量分分析析指指标标。微微分分谱谱的信噪比大大提高了，灵敏度好于直接的信噪比大大提高了，灵敏度好于直接谱谱。用能量为用能量为1 keV的一次电子束所的一次电子束所激发的纯银样品的电子能谱激发的纯银样品的电子能谱3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱93.5.3俄歇电子能谱常用的俄歇能谱有直接谱和微分谱两种。3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱仪谱仪3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱103.5.3俄歇电子能谱仪3.5俄歇电子能谱(AES)俄3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用 根据从根据从样样品表面品表面发发射的射的俄歇俄歇电电子能量子能量，可以确定表面存在什么，可以确定表面存在什么元素元素定性分析定性分析 根据根据发发射射俄歇俄歇电电子的数量子的数量，可以确定元素在表面的含量，可以确定元素在表面的含量定定量分析（不能准确定量）量分析（不能准确定量）不同的化学不同的化学环环境，会使俄歇峰境，会使俄歇峰位置移位置移动动，峰形，峰形发发生生变变化化，所以，所以俄歇峰包含丰富的化学信息俄歇峰包含丰富的化学信息化学化学态态分析分析如果用离子束如果用离子束溅溅射，逐射，逐渐渐剥离表面剥离表面，还还可以得到元素在深度方可以得到元素在深度方向的分布向的分布元素深度剖析元素深度剖析电电子束子束可以聚的非常可以聚的非常细细，偏，偏转转、扫扫描也容易，描也容易，让让一束聚的很一束聚的很细细的的电电子在子在样样品表面品表面扫扫描描，就可以，就可以测测得元素在表面上的分布得元素在表面上的分布 微微区分析区分析3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)在俄歇在俄歇电电子能子能谱仪谱仪中，一束中，一束电电子照射到子照射到样样品表面会得到哪些信息？品表面会得到哪些信息？俄歇电子能谱113.5.3俄歇电子能谱分析法的应用根据从样品表面发射的俄3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.1 定性分析定性分析俄歇电子能谱的定性分析是一种最常规的分析方法俄歇电子能谱的定性分析是一种最常规的分析方法定定性性分分析析的的任任务务是是根根据据测测得得的的微微分分谱谱上上负负峰峰位位置置识识别别元元素素，方法是与标准谱图对比，工具是有标准谱图的手册，如PE公司的“俄歇电子谱手册”（L.E.Davis等编），在这本手册里，有每一种元素的标准谱图及主要俄歇电子能量图。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱123.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.1定性分析3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.1 定性分析定性分析3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)一般定性分析步骤如下：1、首先把注意力集中在最强的俄歇峰上。利用“主主要要俄俄歇歇电电子子能能量量图图”，把对应于此峰的可能元素降低到23种。然后用这几种可能元素的标准谱进行对比分析，确定元素种类。考考虑虑到到元元素素化化学学状状态态不不同同所所产产生生的的化化学学位位移，测得的峰的能量与标准谱上的峰的能量相差几个电子伏特是很正常的移，测得的峰的能量与标准谱上的峰的能量相差几个电子伏特是很正常的。2、在确定主峰元素后，利用标准谱图，在俄歇电子能谱图上标注所有属于此元素的峰。3、重复1和2的过程，去标识更弱的峰。俄歇电子能谱133.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.1定性分析3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.2 半定量分析半定量分析从样品表面出射的俄歇电子的强度与样品中该原子的浓度有线性关系，因此可以利用这一特征进行元素的半半定定量分析，量分析，但但AES不是一种很好定量分析方法不是一种很好定量分析方法。因为俄歇电子的强度不仅与原子的多少有关，还与俄俄歇歇电电子子的的逃逃逸逸深深度度、样样品品的的表表面面光光洁洁度度，元元素素存存在在的的化化学学状态以及仪器的状态状态以及仪器的状态有关。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱143.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.2半定量分3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.2半定量分析半定量分析目前，俄歇电子图谱的实用定量分析方法中应用较多的是相对相对灵敏度因子法灵敏度因子法。如果测得俄歇谱中所有存在元素（A,B,C,N）的峰幅值，则A元素的原子百分浓度可由下式计算：相对灵敏度因子法相对灵敏度因子法是将各元素产生的俄歇电子信号换算成Ag当量来进行比较计算的。测量纯元素A与纯Ag的主要俄歇峰的强度IA和IAg，则元素A的相对灵敏度因子为：3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱153.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.2半定量分析3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.2定量分析定量分析例例题题某同学对304不锈钢新鲜塑性断裂表面进行了AES分析，其微分谱图如下，其中Ep=3KeV，各元素在Ep=3KeV时的相对灵敏度因子为：SCr=0.29；SFe=0.20；SNi=0.27，图中标*的峰峰高分别为：Cr:4.7;Fe:10.1;Ni:1.5,试帮助他计算出各元素含量。C Fe=10.1/0.2010.1/0.20+4.7/0.29+1.5/0.27=70%C Cr=22%C Ni=8%3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱163.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.2定量分析复复习习XPSAES电电子子发发射射 A+h A+*+e(X光光电电子子)A+*A2+*+e(Auger电子电子)电电子子产产率率/KA=1-KXKL1L1、L1M1M1、L2，3VV1s1/2，2p1/2,2p3/2,3d3/2,3d5/2命名命名能量能量E Ek k h h-E-Eb b-sp与三个电子所在能级的与三个电子所在能级的Eb及及 sp相关相关电电子能子能谱谱纵坐标是光电子数或光电子纵坐标是光电子数或光电子强度横坐标是强度横坐标是Ek或或EbdN(E)/dEE激激发发光源光源X射线射线电子束电子束应应 用用定性分析定性分析定量分析定量分析化学价化学价态态分析分析深度剖析深度剖析微区分析微区分析强强强强半定量半定量1%比比XPS还差还差强强可以分析，比可以分析，比XPS差差可以分析，分辨率低可以分析，分辨率低分辨率高分辨率高可以分析，分辨率低可以分析，分辨率低Auger电子电子X射线射线/电子束电子束光电子光电子荧光荧光X射线射线分辨率高分辨率高俄歇电子能谱17复习XPSAES电子发射A+hA+*+3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.3化学化学态态分析分析表面元素化学价态分析是表面元素化学价态分析是AES分析的一种重要功能分析的一种重要功能，但由，但由于谱图解析的困难和能量分辨率低的缘故，一直未能获得于谱图解析的困难和能量分辨率低的缘故，一直未能获得广泛的应用。最近随着计算机技术的发展，采用积分谱和广泛的应用。最近随着计算机技术的发展，采用积分谱和扣背景处理，谱图的解析变得容易多了，加上扣背景处理，谱图的解析变得容易多了，加上俄歇化学位俄歇化学位移比移比XPS的化学位移大得多的化学位移大得多，且结合深度分析可以研究界，且结合深度分析可以研究界面上的化学状态。因此，近年来俄歇电子能谱的化学位移面上的化学状态。因此，近年来俄歇电子能谱的化学位移分析在薄膜材料的研究上获得了重要的应用。分析在薄膜材料的研究上获得了重要的应用。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱183.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.3化学态分3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.3化学化学态态分析分析3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)1、用化学位移来鉴别不同化学环境中的同种原子、用化学位移来鉴别不同化学环境中的同种原子氧氧化化铝铝的的Al俄俄歇歇峰峰相相对对于于金金属属Al的的化化学学位位移移。在在低低能能的的LVV跃跃迁迁(68 eV)和和高高能能的的KLL跃跃迁迁(1396eV)，位位移移都都很很明明显显，达到达到1718eV。俄歇电子能谱193.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.3化学态分3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.3化学化学态态分析分析3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)元素组成离子键化合物时，化学位移可达几个电子伏特；合金中金属组元的成分变化不会产生明显的化学位移；清洁金属表面上吸附哪怕不到一个单原子层的氧，也会使金属元素的俄歇峰出现可观测到的位移，并且氧覆盖愈多位移愈大。对于多数金属，此类位移小于或等于1eV；在表面形成体相的硫化物、碳化物或氧化物，位移将超过1eV，如Ta2O5中的Ta就位移了6eV。一般的说，电负性差别愈大，移动愈大。但是，氧化的价数也会影一般的说，电负性差别愈大，移动愈大。但是，氧化的价数也会影响位移量。响位移量。几点关于俄歇化学位移的经验：几点关于俄歇化学位移的经验：俄歇电子能谱203.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.3化学态分3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.3化学化学态态分析分析3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)例例如如，Al的的KLL俄俄歇歇电电子子从从金金属属逸逸出出时时激激发发很很强强的的等等离离子子激激元元而而损损失失能能量量(量量子子化化的的)，形形成许多次峰，而氧化铝则没有成许多次峰，而氧化铝则没有2、峰形分析也可以用于元素化学价态分析、峰形分析也可以用于元素化学价态分析俄歇电子能谱213.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.3化学态分3.5.3.3化学化学态态分析分析当当俄俄歇歇跃跃迁迁涉涉及及到到价价电电子子能能带带时时，不不仅仅峰峰的的位位置置会会变变化化，而而且且由由于于新新化化学学键键形形成成时时原原子子外外层层电电子子重重排排，谱谱峰峰的的形状也会变化形状也会变化。3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)40氧氧化化程程度度不不同同，不不仅仅使使俄俄歇歇电电子子峰峰位位移移了了几几个个电电子子伏伏，而而且且在在40 eV处还发生了峰的分裂处还发生了峰的分裂2、峰形分析也可以用于元素化学价态分析、峰形分析也可以用于元素化学价态分析俄歇电子能谱223.5.3.3化学态分析当俄歇跃迁涉及到价电子能带时，不仅3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4元素深度剖析元素深度剖析3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱最有用的分析功能俄歇电子能谱最有用的分析功能用用载载能能惰惰性性气气体体离离子子(如如Ar+)轰轰击击样样品品使使表表面面溅溅射射，再再用用电电子子束束进行进行AES分析，可以得到元素浓度沿深度分布的剖图。分析，可以得到元素浓度沿深度分布的剖图。俄歇电子能谱233.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4元素深度3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4元素深度剖析元素深度剖析从从图图上上可可以以清清晰晰地地看看到到各各元元素在薄膜中的分布情况。素在薄膜中的分布情况。在在经经过过界界面面反反应应后后，在在PZT薄薄膜膜与与硅硅基基底底间间形形成成了了稳稳定定的的SiO2界界面面层层。这这界界面面层层是是通通过过从从样样品品表表面面扩扩散散进进的的氧氧与与从从基基底底上上扩扩散散出出的的硅硅反反应应而形成的而形成的若已知离子枪的溅射速率，若已知离子枪的溅射速率，还可以粗测出各层的厚度。还可以粗测出各层的厚度。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)PZT/Si薄膜界面反应后的俄歇深度分析谱薄膜界面反应后的俄歇深度分析谱俄歇电子能谱243.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4元素深度3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4元素深度剖析元素深度剖析 图图是是在在单单晶晶Si基基底底上上制制备备的的TiO2 薄薄膜膜光光催催化化剂剂的的俄俄歇歇深深度度剖剖析析谱谱。从从图图上上可可见见，TiO2薄薄膜膜层层的的溅溅射射时时间间约约为为6分分钟钟，由由离离子子枪枪的的溅溅射射速速率率（30nm/min），可可知知TiO2 薄薄膜膜光光催催化化剂剂的的厚厚度度约为约为 nm。AES测定TiO2薄膜光催化剂的厚度 该结果与该结果与X射线荧光分析的结果非常吻合（射线荧光分析的结果非常吻合（182nm）。）。1803.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱253.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4元素深度3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4微区分析微区分析微区分析也是俄歇电子能谱分析的一个重要功能微区分析也是俄歇电子能谱分析的一个重要功能。分为选点分析、线扫描分析和面扫描分析 选选点分析点分析从从表表面面定定性性分分析析图图上上可可见见，在在正正常常样样品品区区，表表面面主主要要有有Si,N以以及及C和和O元元素素存存在在。而而在在损损伤伤点点，表表面面的的C,O含含量量很很高高，而而Si,N元元素素的的含含量量却却比比较较低低。这这结结果果说说明明在在损损伤伤区区发发生了生了Si3N4薄膜的分解。薄膜的分解。Si3N4薄薄膜膜经经850快快速速热热退退火火处处理理后表面不同点的俄歇定性分析图后表面不同点的俄歇定性分析图3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱263.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4微区分析选3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4微区分析微区分析 线扫线扫描分析描分析在在研研究究工工作作中中，不不仅仅需需要要了了解解元元素素在在不不同同位位置置的的存存在在状状况况，有有时时还还需需要要了了解解一一些些元元素素沿沿某某一一方方向向的的分分布布情情况况，俄俄歇歇线线扫扫描分析能很好地解决这一问题；描分析能很好地解决这一问题；线扫描分析常应用于线扫描分析常应用于表面扩散研究，界面分析研究表面扩散研究，界面分析研究等方面。等方面。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱273.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4微区分析3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4微区分析微区分析 线扫线扫描分析描分析从从图图上上可可见见，虽虽然然Ag和和Au元元素素的的分分布布结结构构大大致致相相同同，但但可可见见Au已已向向左左端端进进行行了了较较大大规规模模的的扩扩散散。这这表表明明Ag和和Au在在电电场场作作用用下下的的扩扩散散过过程程是是不不一一样样的的。此此外外，其其扩扩散散是是单单向向性性，取决于电场的方向。取决于电场的方向。Ag-Au合合金金超超薄薄膜膜在在Si(111)面面单单晶晶硅硅上上的的电电迁迁移移后后的的样样品品表表面面的的Ag和和Au元元素素的的线线扫扫描描分分布布。横横坐坐标标为为线线扫扫描描宽宽度度，纵纵坐坐标标为为元元素的信号强度。素的信号强度。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱283.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4微区分析3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4微区分析微区分析面面扫扫描分析描分析（元素分布的（元素分布的图图像分析）像分析）3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)电子束的横向分辨率高（最小聚焦小于电子束的横向分辨率高（最小聚焦小于20 nm),让细聚焦的让细聚焦的入射电子束在试样表面沿指定区域扫描，同步探测俄歇电子入射电子束在试样表面沿指定区域扫描，同步探测俄歇电子信号，就能获得俄歇电子图像。信号，就能获得俄歇电子图像。俄歇电子能谱293.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4微区分析3.5.3 俄歇俄歇电电子能子能谱谱分析法的分析法的应应用用3.5.3.4微区分析微区分析硅硅集集成成电电路路上上晶晶态态残残留留物的物的AES成像成像成成像像用用的的AES峰峰及及亮亮区区显示：显示：a-72eV(SiO2中中的的Si峰峰）;b-89eV(元素元素Si峰峰);c-505eV(O峰峰);d-65eV(元素元素Al峰峰)面面扫扫描分析描分析（元素分布的（元素分布的图图像分析）像分析）3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱303.5.3俄歇电子能谱分析法的应用3.5.3.4微区分析3.5.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱的特点和的特点和应应用用领领域域俄歇俄歇电电子能子能谱谱的的应应用用领领域域材料表面偏析、表面杂质分布、晶界元素分析；材料表面偏析、表面杂质分布、晶界元素分析；金属、半导体、复合材料等界面研究；金属、半导体、复合材料等界面研究；薄膜、多层膜生长机理的研究；薄膜、多层膜生长机理的研究；表面化学过程表面化学过程(如腐蚀、钝化、催化、氧化等如腐蚀、钝化、催化、氧化等)研究；研究；表面的力学性质表面的力学性质(如摩擦、磨损、粘着、断裂等如摩擦、磨损、粘着、断裂等)研究；研究；集成电路掺杂的三维微区分析；集成电路掺杂的三维微区分析；固体表面吸附、清洁度、沾染物鉴定等。固体表面吸附、清洁度、沾染物鉴定等。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱313.5.5俄歇电子能谱的特点和应用领域俄歇电子能谱的应用领1、微电子学的应用、微电子学的应用 随着大规模集成电路技术的日益发展，需要在更小的微区内了解表面或近表面区、薄膜及其界面的物理性质和化学成分。AES为此提供了有力的工具。Au-Ni-Cu金属化系统广泛用作内连线、混合微电路的外接引线及陶瓷衬底上的薄膜。常用的结构是最内层为Cu，最外层为Au，以防止环境侵蚀并保证可连接性和低的接触电阻，中间用Ni作扩散阻挡层。样品是在涂复了Cu层的陶瓷衬底上电镀一层0.1m厚的Ni和2.0m厚的Au。整个系统在空气中300热处理4h，以模拟检验过程。处理后从25m25m面积的表面收取的AES谱。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)应应用用举举例例俄歇电子能谱321、微电子学的应用3.5俄歇电子能谱(AES)应用举例俄 由谱可见，表面除了Au之外还有C、O和Ni。扫描AES图说明，在某些区域只存在Ni和O，而另一些区域则还有Au和C。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱33由谱可见，表面除了Au之外还有C、O和 在富Ni区作的成分深度剖图，此处Ni和O仅局限于最表面的5nm层内，而在其下面的Au膜内只有极少量的Ni。说明Ni是通过Au的晶界扩散出来，再通过表面扩散而富集在表面，同时发生氧化。上述分析结果表明，Ni以NiO的形式存在并覆盖着大部分Au膜表面是造成可连接性差的原因。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱34在富Ni区作的成分深度剖图，此处Ni2、固体表面清洁程度的测定、固体表面清洁程度的测定图显示了在磁控溅射制备的铬薄膜表面清洁前后的俄歇谱。从图上可见，在样品的原始表面上，除有Cr元素存在外，还有C、O等污染杂质存在。在经过Ar离子溅射清洁后，其表面的C杂质峰基本消失。样品表面的C污染并不是在制备过程中形成的，而是在放置过程中吸附的大气中的污染。但氧的特征俄歇峰即使在溅射清洁很长时间后，仍有小峰存在。该结果表明有少量O存在于制备的Cr薄膜层中。该氧可能是由靶材的纯度或薄膜样品制备过程中的真空度较低有关，而不仅仅是表面污染。表面清洁前后的铬薄膜表面俄歇电子能谱检测3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱352、固体表面清洁程度的测定图显示了在磁控溅射制备的铬薄膜表面3、表面偏聚的研究许多合金元素或杂质虽然含量很少许多合金元素或杂质虽然含量很少(甚至仅为甚至仅为10-6量级量级)，却能通过，却能通过扩散并偏聚在表面而显著改变表面的化学成分扩散并偏聚在表面而显著改变表面的化学成分。适当热处理后。这种偏聚又可能反转。多数工程材料是二元的或更复杂的成分，因此常会出现表面偏聚。这种现象对于材料的粘接、氧化、催化、腐蚀及烧结性质十分重要。另外，研究表面偏聚也有助于了解晶界偏聚，因为二者的行为是相似的。AES由于其对表面的高灵敏度特别适于研究表面偏聚。3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱363、表面偏聚的研究3.5俄歇电子能谱(AES)俄歇电子能304不锈钢样品做成带状，在进行表面分析之前在真空室内溅射清洗和加热。不同温度下表面的P、S、Si和N等元素的AES峰高随时间的变化如下图所示。350 535745Si明显地迅速偏聚到表面Si在表面的浓度开始迅速增加，以后反而随时间而逐渐减少。与此同时，P却连续地集聚到表面。N的情况和Si相似，S也发生偏聚但速率较小Si和N基本未参与偏聚过程，P的偏聚发生反转，而S则连续地偏聚3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)俄歇电子能谱37304不锈钢样品做成带状，在进行表面分析之前在真空室内溅射清3.5.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱的特点和的特点和应应用用领领域域优点：优点：(1)可测范围广，可分析除可测范围广，可分析除H、He以外的各种元素；以外的各种元素；(2)对于轻元素对于轻元素C、O、N、S、P等有较高的分析灵敏度；等有较高的分析灵敏度；(3)可结合化学位移和谱峰变化，对化学态进行分析可结合化学位移和谱峰变化，对化学态进行分析(4)配合离子枪，在深度剖析时具有良好的深度分辨率；配合离子枪，在深度剖析时具有良好的深度分辨率；(5)优异的横向分辨率，小于优异的横向分辨率，小于20 nm，可以显示元素分布像，可以显示元素分布像(6)分析速度快分析速度快缺点：缺点：(1)定量分析的准确度不高；定量分析的准确度不高；(2)化学位移较难理解，缺乏提供化学信息的广泛数据库化学位移较难理解，缺乏提供化学信息的广泛数据库(3)电子束轰击损伤和电荷积累问题限制其在有机材料、生电子束轰击损伤和电荷积累问题限制其在有机材料、生物样品和某些陶瓷材料中的应用；物样品和某些陶瓷材料中的应用；俄歇俄歇电电子能子能谱谱的特点的特点3.5 俄歇俄歇电电子能子能谱谱(AES)优点：优点：(1)可测除可测除H、He外的所以元素外的所以元素(2)定量元素分析定量元素分析(3)优异的化学信息，化学位移与完整优异的化学信息，化学位移与完整的标准化合物数据库的联合使用的标准化合物数据库的联合使用(4)分析是非结构破坏的；分析是非结构破坏的；X射线束损失射线束损失通常微不足道通常微不足道缺点：缺点：(1)典型的数据采集与典型的典型的数据采集与典型的AES比较起比较起来比较慢，部分原因是由于来比较慢，部分原因是由于XPS通常采通常采集了更多的细节信息集了更多的细节信息(2)横向分辨率低，在微米级。横向分辨率低，在微米级。XPS的特点的特点俄歇电子能谱383.5.5俄歇电子能谱的特点和应用领域优点：俄歇电子能谱的3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)光光电电子子能能谱谱学学科科的的发发展展一一开开始始就就是是从从两两个个方方面面进进行行的的一一方方面面是是Siegbahn等等人人所所创创立立的的X射射线线光光电电子子能能谱谱，主主要要用用于于测测量量内内壳壳层层电电子子结结合合能能 另另一一方方面面是是Tunner等等人人所所发发展展的的紫紫外光电子能谱，主要用于研究价电子的电离电能。外光电子能谱，主要用于研究价电子的电离电能。紫紫外外光光电电子子能能谱谱是是近近二二十十多多年年来来发发展展起起来来的的一一门门新新技技术术，它它在在研研究究原原子子、分分子子、固固体体以以及及表表面面/界界面面的的电电子子结结构构方方面面具具有有独独特特的的功功能能。由由紫紫外外光光电电子子能能谱谱测测定定的的实实验验数数据据，经经过过谱谱图图的的理理论论分分析析，可可以以直直接接和和分分子子轨轨道道的的能能级级、类类型型以以及及态态密密度度等等对对照照。因因此此，在在量量子子力力学学、固固体体物物理理、表表面面科科学学与与材材料料科学等领域有着广泛地应用。科学等领域有着广泛地应用。俄歇电子能谱393.4紫外光电子能谱(UPS)光电子能谱学科的发展一开3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)XPS采用采用X射线射线激发样品激发样品MgK 1:1253.7 eV，MgK 2:1253.4 eV AlK 1:1486.7 eV,AlK 2:1486.7 eV主要用于测量主要用于测量内壳层电子内壳层电子结合能结合能 XPS与与UPS获得的信息既是类似的，也有不同之处因此在分析化学、获得的信息既是类似的，也有不同之处因此在分析化学、结构化学和表面研究以及材料研究等应用方面，它们是结构化学和表面研究以及材料研究等应用方面，它们是互相补充互相补充的。的。UPS采用真空采用真空紫外线紫外线激发样品激发样品稀有气体放电中产生的共振线稀有气体放电中产生的共振线HeI（21.2 eV）、HeII（40.8 eV）主要用于研究主要用于研究价电子价电子的电离电能的电离电能理论基础也是理论基础也是光电效应光电效应UPS谱仪的设计原理与谱仪的设计原理与XPS谱仪基本一样谱仪基本一样hh分辨率分辨率高高（HeI的的线宽为线宽为0.003 eV,，He II为为0.017eV）分辨率分辨率低低（MgK 线宽为线宽为0.68 eV,，AlK 为为0.83 eV）俄歇电子能谱403.4紫外光电子能谱(UPS)XPS采用X射线激发样品主3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)紫外光电子能谱的原理俄歇电子能谱413.4紫外光电子能谱(UPS)紫外光电子能谱的原理俄歇电3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)3.4.1 基本原理基本原理：UPS与与XPS的的原原理理是是相相同同的的，但但是是，由由于于紫紫外外光光只只能能电电离离结结合合能能不不大大于于紫紫外外光光子子能能量量的的外外壳壳层层能能级级，因因此此对对于于气气体体分分子子而而言，还必须言，还必须考虑它被电离后生成的离子的状态考虑它被电离后生成的离子的状态 能能量量为为h 的的入入射射光光子子从从分分子子中中激激发发出出一一个个电电子子以以后后，留留下下一一个个离离子子，这这个个离离子子可可以以振振动动、转转动动或或其其它它激激发发态态存存在在如如果果激激发发出出的的光光电电子子的的动动能能为为Ek，Ekh E IEv一一Er EI是电离能是电离能Ev是分子离子的振动能，是分子离子的振动能，Ev的能量范围大约是的能量范围大约是50一一500毫电子伏毫电子伏Er是是转转动动能能Er的的能能量量更更小小，至至多多只只有有千千分分之之几几电电子子伏伏，因因此此Ev和和Er比比EI 小得多小得多 但但是是用用目目前前已已有有的的高高分分辨辨紫紫外外光光电电子子谱谱仪仪(分分辨辨能能力力约约10一一25毫毫电电子子伏伏)，容容易易观察到振动精细结构观察到振动精细结构 俄歇电子能谱423.4紫外光电子能谱(UPS)3.4.1基本原理：3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)He I 共振线激发氢分子离子的紫外光电子能谱共振线激发氢分子离子的紫外光电子能谱14个峰对应于氢分子离子的各个振动能级个峰对应于氢分子离子的各个振动能级俄歇电子能谱433.4紫外光电子能谱(UPS)HeI共振线激发氢分子3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)3.4.23.4.2紫外光电子能谱的应用紫外光电子能谱的应用UPS谱通过谱通过测量价电子的能量分布测量价电子的能量分布，得到各种信息。，得到各种信息。它最初主要用来测量气态分子的电离，研究它最初主要用来测量气态分子的电离，研究分子轨道的键合分子轨道的键合性质性质以及定性以及定性鉴定化合物种类鉴定化合物种类。对于清洁表面，对于清洁表面，UPS谱反映了谱反映了价电子带的电子结构价电子带的电子结构（状态密（状态密度），包含了材料表面状态和主体表层状态的信息。度），包含了材料表面状态和主体表层状态的信息。如果如果表面上吸附表面上吸附了物质（物理吸附，化学吸附）都会使了物质（物理吸附，化学吸附）都会使UPS谱发生较大变化，特别适合于研究吸附分子的定位信息，在谱发生较大变化，特别适合于研究吸附分子的定位信息，在催化机理及聚合物价带结构的研究方面有重要的应用。催化机理及聚合物价带结构的研究方面有重要的应用。俄歇电子能谱443.4紫外光电子能谱(UPS)3.4.2紫外光电子能谱3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)Ek=h EI Er Ev对于气态样品来说，测得的电离电位相应于分子轨道的对于气态样品来说，测得的电离电位相应于分子轨道的能量能量。分子轨道的能量的大小和顺序对于解释分子结构、研究化学反应是重要的。在量子化学方面，紫外光电子能谱对于分子轨道能量的测量已经成为各种分子轨道理论计算的有力的验证依据。EI+Er+Ev=h EkUPS 测量电离电位测量电离电位 俄歇电子能谱453.4紫外光电子能谱(UPS)EI+Er+E因因为为Ar分分子子最最外外层层是是封封闭闭价价电电子子壳壳层层为为P6。当当一一个个电电子子被被激激发发后后，外外壳壳层层变变为为P5。由由自自旋旋角角动动量量和和轨轨道道角角动动量量耦耦合合有有2P3/2和和2P1/2，在在光光电电子子能能谱谱图图上上表现为两个锐峰表现为两个锐峰。Ar的的HeI光电子能谱图光电子能谱图Ar分子中电子的电离能分子中电子的电离能3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)俄歇电子能谱46因为Ar分子最外层是封闭价电子壳层为P6。当一个电子被激发后3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)N2分子的分子的HeI紫外光电子谱图紫外光电子谱图N2分子的电离能分子的电离能N2的电子构型为的电子构型为(1 g)2(1 u)2(2 g)2(2 u)2(1 u)4(3 g)2 N2分分子子从从外外壳壳层层到到内内壳壳层层，可可电电离离的的占占据据分分子子轨轨道道能能级级的的次次序序为为 g,u和和 u等等。从从这这些些轨轨道道上上发发生生电电子子电电离离，则则得得到到的的离离子子的的电电子子状状态态分分别别对对应应于于图图中中的的三三条条谱谱带带。谱谱峰峰线线产产生生于于离离子子的的振振动动能能级级的的不不同激发。同激发。u u g俄歇电子能谱473.4紫外光电子能谱(UPS)N2分子的HeI紫外光电子 研究谱图中各种谱带的形状可以得到有关分子轨道成键性质的某些信息 例如，出现尖锐的电子峰能表明有非键电子存在，带有振动精细结构的比较宽的峰可能表明有键存在等 UPSUPS化学键的研究化学键的研究 3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)俄歇电子能谱48UPS化学键的研究3.4紫外光电子能谱(UPS)谱带形状反映了分子轨道的键合性质3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)紫外光电子谱中典型的谱带形状紫外光电子谱中典型的谱带形状(I)非健或弱键轨道；非健或弱键轨道；(II)(III)成键或反键轨道；成键或反键轨道；(IV)非常强的成键或反键轨道；非常强的成键或反键轨道；(V)振动叠加在离子的连续谱上；振动叠加在离子的连续谱上；(VI)组合谱带（离子振动类型不至一种）组合谱带（离子振动类型不至一种）俄歇电子能谱49谱带形状反映了分子轨道的键合性质3.4紫外光电子能谱(U3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)位于15.58电子伏的g能级和位于18.76电子伏的u能级是非键的，u能级是成键的。UPSUPS化学键的研究化学键的研究 N2分子的分子的HeI紫外光电子谱图紫外光电子谱图 u u g俄歇电子能谱503.4紫外光电子能谱(UPS)位于15.58电子伏的g3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)吸附过程是一个复杂的过程，表面发射电子与体相发射电子吸附过程是一个复杂的过程，表面发射电子与体相发射电子的干涉加剧了问题的复杂性。为了处理方便，常做如下假设：的干涉加剧了问题的复杂性。为了处理方便，常做如下假设：吸附物质对光电发射谱的贡献只反映表面上或吸附物质上的吸附物质对光电发射谱的贡献只反映表面上或吸附物质上的局部态密度；局部态密度；光电发射谱线强度决定于初态密度。实验上为区别光电子谱光电发射谱线强度决定于初态密度。实验上为区别光电子谱中吸附物质的贡献，常采用差值曲线法。即分别取清洁表面中吸附物质的贡献，常采用差值曲线法。即分别取清洁表面及吸附物质表面的扫描谱，取其差值，其中正贡献来自吸附及吸附物质表面的扫描谱，取其差值，其中正贡献来自吸附物质发射，负贡献则归因于基底对发射的抑制作用。物质发射，负贡献则归因于基底对发射的抑制作用。UPS 固体表面吸附固体表面吸附俄歇电子能谱513.4紫外光电子能谱(UPS)吸附过程是一个复杂的过程，3.4 紫外光紫外光电电子能子能谱谱(UPS)(a)为为气气相相分分子子的的紫紫外外光光电电子子能谱。能谱。(b)是是当当气气体体分分子子吸吸附附在在表表面面上时的光电子能谱。上时的光电子能谱。(c)是是发发生生更更强强作作用用时时的的情情况况，可可以以观观察察到到吸吸附附质质谱谱线线的的展宽和位移。展宽和位移。(d)是有解离发生时的谱线是有解离发生时的谱线。表面吸附质与纯气相表面吸附质与纯气相UPSUPS谱的比较谱的比较 UPS 固体表面吸附固体表面吸附俄歇电子能谱523.4紫外光电子能谱(UPS)为气相分子的紫外光电子能谱3.6 电电子能子能谱仪谱仪俄歇电子能谱533.6电子能谱仪俄歇电子能谱533.6 电电子能子能谱仪谱仪俄歇电子能谱543.6电子能谱仪俄歇电子能谱543.6 电电子能子能谱仪谱仪主要部件：主要部件：主要部件：主要部件：激发源激发源试样室系统试样室系统电子能量分析器电子能量分析器检测器检测器放大系统放大系统真空系统真空系统数据采集和处理系统数据采集和处理系统俄歇电子能谱553.6电子能谱仪主要部件：俄歇电子能谱553.6 电电子能子能谱仪谱仪电电子子能能谱谱仪仪通通常常采采用用的的激激发发源源有有三三种种：X射射线线源源、真真空空紫紫外外灯灯和和电电子子枪枪。由由于于各各能能谱谱仪仪之之间间除除激激发发源源不不同同外外，其其他他部部分分基基本本相同，因此，配备不同激发源，可使一台能谱仪具有多种功能。相同，因此，配备不同激发源，可使一台能谱仪具有多种功能。俄歇电子能谱仪常用电子枪作为激发源，以得到强度较大、多能量（俄歇电子能谱仪常用电子枪作为激发源，以得到强度较大、多能量（5-10KeV)的电子源的电子源俄歇电子能谱563.6电子能谱仪电子能谱仪通常采用的激发源有三种：X射线3.6 电电子能子能谱仪谱仪单单色器色器电电子能量分析器子能量分析器（测测量量电电子能量分布的一种装置）子能量分布的一种装置）电子能量分析器可分为磁场型和静电型两类。电子能量分析器可分为磁场型和静电型两类。1.半球形电子能量分析器半球形电子能量分析器负电位正电位俄歇电子能谱573.6电子能谱仪单色器电子能量分析器电子能量分析器可分3.6 电电子能子能谱仪谱仪2.筒镜电子能量分析器筒镜电子能量分析器（CMA）能通过筒镜分析器的电子能量由下式决定能通过筒镜分析器的电子能量由下式决定（U为加在内外筒之间的电压，为加在内外筒之间的电压，r1为内筒为内筒半径，半径，r2为外筒半径）为外筒半径）电子能量分析器的分辨率定义为：电子能量分析器的分辨率定义为：(E/EK)100%,表示分析器能够区分两种相表示分析器能够区分两种相近能量电子的能力。近能量电子的能力。俄歇电子能谱583.6电子能谱仪2.筒镜电子能量分析器（CMA）能通过3.6 电电子能子能谱仪谱仪3.检测器检测器 由于原子和分子的光电子截面都较小，因此从原由于原子和分子的光电子截面都较小，因此从原子或分子产生并经能量分析器出来的光电子流仅子或分子产生并经能量分析器出来的光电子流仅10-13 10-19A，要接受这样弱的信号，必须采用电子倍增器，要接受这样弱的信号，必须采用电子倍增器，如如单通道电子倍增器或多通道电子倍增器单通道电子倍增器或多通道电子倍增器。俄歇电子能谱593.6电子能谱仪3.检测器俄歇电子能谱593.6 电电子能子能谱仪谱仪4.试样室系统和真空系统试样室系统和真空系统 试样预处理试样预处理(如氩离子清洗等如氩离子清洗等)，进样系统和试样，进样系统和试样室三部分构成了试样室系统；真空系统提供高真空环室三部分构成了试样室系统；真空系统提供高真空环境。境。真空系统的两个功能：真空系统的两个功能：一是使试样室和分析器保持一定的真空度，以便减少一是使试样室和分析器保持一定的真空度，以便减少光电子在运动过程中与残留气体分子发生碰撞而损失光电子在运动过程中与残留气体分子发生碰撞而损失信号强度，信号强度，二是降低活性残余气体的分压，防止杂质峰产生。二是降低活性残余气体的分压，防止杂质峰产生。俄歇电子能谱603.6电子能谱仪4.试样室系统和真空系统真空系统的两个3.6 电电子能子能谱仪谱仪俄歇电子能谱613.6电子能谱仪俄歇电子能谱61作作业业1、表面分析方法有哪几种？表面分析可以得到哪些信息？、表面分析方法有哪几种？表面分析可以得到哪些信息？答答：表表面面分分析析方方法法有有电电子子能能谱谱，光光谱谱，离离子子谱谱，光光电电子子能能谱谱，近近场场显显微微技技术术，扫扫描描隧隧道道显显微微技技术术，原原子子力力显显微微技技术术等等。表表面面分分析析可可以以了了解解物物质质表表面面的的元元素素组组成成及及大大致致含含量量；元元素素的的价价态态及及同同一一元元素素不不同同价价态态的的比比例例；物物质质表表面面原原子子的的排排列列以以及及表表面面形形貌貌等。等。2、X射射线线光光电电子子能能谱谱分分析析是是一一种种什什么么样样的的分分析析方方法法？基基本本原原理是什么？能分析的内容有哪些？适宜什么样的试样？理是什么？能分析的内容有哪些？适宜什么样的试样？答答：X射射线线光光电电子子能能谱谱分分析析，以以一一定定能能量量的的X射射线线辐辐照照气气体体分分子子或或固固体体表表面面，发发射射出出的的光光电电子子的的动动能能与与该该电电子子原原来来所所在在的的能能级级有有关关，记记录录并并分分析析这这些些光光电电子子能能量量可可得得到到元元素素种种类类、化化学学状状态态和和电电荷荷分分布布等等方方面面的的信信息息。基基本本原原理理是是光光电电效效应应。能能分分析析的的内内容容包包括括，原原子子的的电电子子结结合合能能、表表面面元元素素的的定定性性分分析析、元元素素价价态态分分析析、表表面面元元素素的的半半定定量量分分析析、深深度度分分析析等等。适适用用于于气气体体和和固固体体（块块体体和和粉粉体体）表表面面，一一般般是是对对固固体体表表面面进进行行分分析析，需需要要样品清洁，无磁性。样品清洁，无磁性。俄歇电子能谱62作业1、表面分析方法有哪几种？表面分析可以得到哪些信息？俄歇作作业业3、X射射线线光光电电子子能能谱谱图图（XPS）上上除除了了光光电电子子主主峰峰外外还还可可能能有哪些伴峰？有哪些伴峰？答答：1、自自旋旋轨轨道道分分裂裂，2、多多重重分分裂裂（静静电电分分裂裂），3、携携上上峰峰，4、携携下下峰峰，5、俄俄歇歇电电子子峰峰，6、能能量量损损失失峰峰(Energyloss)，7、X射线卫星峰（射线卫星峰（X-raysatellites)。4、什么是化学位移，、什么是化学位移，XPS谱线化学位移的规律是什么？谱线化学位移的规律是什么？答：化学位移是答：化学位移是化合物结构的变化和元素氧化状态的变化引起化合物结构的变化和元素氧化状态的变化引起谱峰有规律的位移。谱峰有规律的位移。规律：规律：当被测原子的氧化价态增加，当被测原子的氧化价态增加，电子结合能增大，化学位电子结合能增大，化学位移增大；移增大；或与电负性大的原子结合时，或与电负性大的原子结合时，电子结合能增大，化学电子结合能增大，化学位移增大。位移增大。俄歇电子能谱63作业3、X射线光电子能谱图（XPS）上除了光电子主峰外还可能5、利利用用XPS进进行行化化学学分分析析的的依依据据是是什什么么？利利用用XPS鉴鉴别别化化学学状状态有哪些方法？态有哪些方法？答答：XPS主主要要研研究究原原子子的的内内层层电电子子结结合合能能。内内层层电电子子不不参参与与化化学学反反应应，保保留留了了原原子子轨轨道道的的特特性性，因因此此其其电电子子结结合合能能具具有有特特征征性性，不不同同元元素素原原子子可可以以产产生生完完全全分分离离的的电电子子谱谱线线，所所以以相相邻邻元元素素的的识识别别也也不不会会发发生生混混淆淆。这这样样就就可可以以对对样样品品表表面面元元素素进进行行定定性性分分析。析。6、发发射射俄俄歇歇电电子子的的原原理理是是什什么么？发发射射过过程程涉涉及及几几个个轨轨道道？如如何何表示？表示？答答：电电子子束束辐辐照照物物质质，似似的的物物质质表表面面元元素素的的原原子子内内层层电电子子被被激激发发形形成成空空穴穴，较较高高能能级级上上的的电电子子填填补补空空穴穴并并释释放放出出能能量量，这这一一能能量量再再传传递递给给另另一一电电子子，使使之之逸逸出出，最最后后这这个个电电子子称称为为俄俄歇歇电电子子。俄俄歇歇电电子子的的发发射射涉涉及及三三个个电电子子（至至少少两两个个电电子子轨轨道道），用用三个电子所在电子能级符号（三个电子所在电子能级符号（K、L、M.)并列表示俄歇电子。并列表示俄歇电子。俄歇电子能谱645、利用XPS进行化学分析的依据是什么？利用XPS鉴别化学状7、试比较、试比较XPS、AES、UPS分析方法应用范围与特点？分析方法应用范围与特点？(1)可测范围广，可分析除可测范围广，可分析除H、He以外的各种元素；以外的各种元素；(2)对于轻元素对于轻元素C、O、N、S、P等有较高的分析灵敏度；等有较高的分析灵敏度；(3)可结合