close
دانلود فیلم
طيف‌سنجي الكترون اوژه (AES)

هــــــــــــدف
طيف‌سنجي الكترون اوژه (AES)

طيف‌سنجي الكترون اوژه (AES)

پنجشنبه 31 فروردين 1391

 

طيف‌سنجي الكترون اوژه (AES)

 

روش اوژه روش ديگري براي مطالعه سطح بوده كه در آن چشمه ابتدايي بمباران، به جاي پرتو X پرتو الكترون است. اساس اين روش در شكل زیر مشاهده مي‌شود.

 

 

با تابش پرتو الكتروني به سطح نمونه مجهول الكترون‌هاي معروف به الكترون اوژه از سطح نمونه خارج شده و با اندازه‌گيري انرژي جنبشي آنها مي‌توان نوع عنصر را در سطح تعيين كرد. بايد توجه نمود كه پس از خروج الكترون (به عنوان مثال از مدار K) جايگزيني الكترون از مدار بالاتر (به عنوان مثال L) امكا‌ن‌پذير مي‌گردد. براي آنكه اتم به حالت الكتروني پايدار ابتدايي برگردد بايد انرژي برانگيختگي خود را يا به طريق تابش فوتون (پديده XPS) و يا با انتقال اين انرژي به الكترون ديگر از دست بدهد. اگر حالت اول پديد آيد پرتو X مشخصه اتم پديد مي‌آيد و اگر حالت دوم صورت پذيرد الكترون خروجي را الكترون اوژه و اين پديده را نيز پديده اوژه مي‌نامند.
مطابق رابطه‌اي كه براي روش XPS توضيح داده شد با توجه به شكل بالا مي‌توان رابطه زير را نيز براي پديده اوژه نوشت:
EAuger=EK-EL2-EL3
EAuger انرژي جنبشي الكترون‌هاي اوژه خروجي EL2 ، EK و EL3 انرژي مدارهاي اتمي هستند.
در رابطه بالا EL2 و EK انرژي ابتدايي پديد آمده در اتم است كه بايد يا به پرتو تبديل شود و يا صرف كندن الكترون مدار نزديك به خود (به عنوان مثال EL3) بشود. به عبارت ديگر مقداري از اين انرژي صرف غلبه بر پيوند الكترون در مدار خود (يعني EL3) و مقداري صرف پديد آمدن انرژي جنبشي در آن الكترون مي‌شود. حال اگر بتوان مقدار EAuger را اندازه‌گيري كرد مقدار EK-EL2-EL3 به دست مي‌آيد و از آنجا كه اين مقدار براي هر اتم معين است مي‌تواند مشخصه آن اتم باشد. در حقيقت با تعيين انرژي جنبشي الكترون‌هاي اوژه خروجي از سطح نمونه مي‌توان نوع اتم موجود در سطح را تعيين كرد و يا به عبارت ديگر آناليز عنصري سطحي را انجام داد. در اين پديده به هنگام خالي شدن اربيتال K ممكن است انتقال الكتروني از مدارهاي ديگر غير از مدار L نيز پديد آيد و همچنين خروج الكترون اوژه از مدار ديگر غير از آنچه در مثال بالا اشاره شد صورت پذيرد. بنابراين در پديده اوژه براي يك اتم انتقال‌هاي گوناگوني وجود دارد و به هر حال در هر انتقال دست كم 3 مدار اتمي درگير هستند. براساس آنچه كه در مثال بالا به آن اشاره شد اين انتقال KLL ناميده مي‌شود. نكته جالب در پديده اوژه وابسته نبودن انرژي الكترون‌هاي اوژه به انرژي چشمه ابتدايي برانگيختگي است. اين نكته در مقايسه با پديده XPS كه در آن انرژي فوتوالكترون‌ها تابع مقدار انرژي ابتدايي چشمه برانگيختگي بود قابل توجه است. به هنگام برانگيختگي يك اتم، پديده‌هاي گوناگوني مانند پديده اوژه و XRF در كنار هم و در رقابت با يكديگر صورت مي‌گيرد و به عبارت ديگر، برحسب عدد اتمي و محيط شيميايي اتم موجود در نمونه درصدي از اتم‌ها با پديده اوژه و درصد ديگري با پديد آمدن پرتو مشخصه (XPS) پس از برانگيختگي به حالت پايدار اتمي مي‌رسند. با كاهش عدد اتمي بخت پديده اوژه بيشتر از پديده XRF مي‌شود در حالي كه در اتم‌هاي سنگين پديده XRF حاكم بوده و الكترون‌هاي اوژه بسيار ناچيزند.اين نكته از ديدگاه آناليز شيميايي عنصرهاي سبك به كمك روش XRF همواره با مشكلات زيادي همراه است و قابل توجه مي‌باشد. به زبان ساده، روش اوژه براي آناليز اتم‌هاي سبك موثر بوده و مي‌تواند به جاي روش XRF به خدمت گرفته شود. اجزاي دستگاه اوژه مانند اجزاي دستگاه XPS است. در يك محفظه بدون هوا (با فشار 10-5- 10-10 torr) نمونه مجهول توسط پرتو الكتروني بمباران شده و الكترون‌هاي اوژه پديد آمده به داخل يك تفكيك كننده الكترواستاتيكي مانند آنچه در روش XPS توضيح داده شد هدايت مي‌شوند. تفكيك كننده الكترون‌ها را براساس انرژي جنبشي كه دارند جدا مي‌كند و شدت پرتو الكتروني توسط يك آشكارساز الكتروني اندازه‌گيري مي‌شود. (مطابق شکل زیر)

  

محفظه نگهدارنده نمونه علاوه بر تفنگ الكتروني مجهز به بمباران كننده يوني نيز مي‌باشد تا بتوان به اين وسيله لايه برداري از سطح نمونه و آناليز در عمق را نيز انجام داد. آنچه در دستگاه اوژه به عنوان طيف اوژه رسم خواهد شد در شكل زیر ديده مي‌شود. (برای قطعه ی فولادی که سطح آن غیرفعال شده)

 

از آنجا كه جمعيت الكترون‌هاي اوژه كم بوده و شدت پرتو ناچيز است با رسم مشتق شدت پيك‌هاي قويتري به دست خواهد آمد.
همانطور كه اشاره شد در روش اوژه از بمباران الكتروني استفاده مي‌شود بنابراين آناليز سطح در اين روش در مقايسه با روش XPS محدود به چند لايه سطحي است. به عبارت ديگر در محدوده حداكثر 20 آنگسترومي سطح خواهد بود. از طرف ديگر در روش اوژه از الكترون به عنوان چشمه برانگيختگي استفاده مي‌شود. بنابراين مي‌توان با ايجاد پديده روبش مانند آنچه در روش ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM به كار مي‌رود از سطح نمونه تصويربرداري كرد.اين روش ميكروسكوپ روبشي اوژه SAM ناميده مي‌شود.