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俄歇电子能谱

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俄歇电子能谱,英文名Auger electron spectroscopy,AES是它的简称,是一种材料科学与表面科学的分析技术。俄歇电子能谱之所以如此命名是因为该技术主要通过俄歇效应进行分析。其他外层电子吸收受激发的原子的外层电子跳到低能阶所放出的能量从而使其从原子逃脱离开,这一连串事件叫做俄歇效应,俄歇电子则为逃脱出来的电子。

俄歇电子能谱
俄歇电子能谱的原理和特点
俄歇电子能谱的原理和特点

俄歇电子能谱,英文名Auger electron spectroscopy,AES是它的简称,是一种材料科学与表面科学的分析技术。俄歇电子能谱之所以如此命名是因...[查看全部]

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俄歇电子能谱历史
俄歇电子能谱的历史

俄歇电子能谱,英文名Auger electron spectroscopy,AES是它的简称,是一种材料科学与表面科学的分析技术。俄歇电子能谱之所以如此命名是因为该技术主要通过俄歇效应进行分析。其他外层电子吸收受激发的原子的外层电子跳到低能阶所放出的能量从而使其从原子逃脱离开,这一连串事件叫做俄歇效应,俄歇电子则为逃脱出来的电子。

历史

在最近的十年里,固体表面分析方法发展的速度相当的快,其已经成为分析化学领域中zui活跃的分支之一了。微型电子器件研制、材料科学以及催化研究等有关领域内对各种固体表面现象的了解的迫切需要带动了它的发展。由于建立了各种表面分析方法,很有利的条件被创造提供给了这些领域。

俄歇电子能谱在表面组分分析方法中是除化学分析用电子能谱以外zui重要的一种。到目前为止,其已经在化学、物理、半导体、电子、冶金等有关研究领域中得到了非常广泛地应用。

尽管俄歇电子的径迹早已在1925年被法国人俄歇在威尔逊云室内di一次发现,在1953年,兰德从二次电子能量分布曲线中将俄歇电子谱线辨认出来,可是因为俄歇电子谱线有着较低的强度,其常常在非弹性散射电子的背景中被淹没,因此非常不容易将其检测出来。六十年代末期,因为低能电子衍射的电子光学系统以及电子能量分布函数的微分法被采用,才使得检测俄歇电子的仪器技术有所突破。1969 年在AES谱仪上应用了圆筒形电子能量分析器,使分析的速度和灵敏度得到了进一步的提高。七十年代以来,作为强有力的固体表面化学分析方法,AES已得到了迅速地发展。

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俄歇电子能谱原理
俄歇电子能谱的原理和特点

俄歇电子能谱,英文名Auger electron spectroscopy,AES是它的简称,是一种材料科学与表面科学的分析技术。俄歇电子能谱之所以如此命名是因为该技术主要通过俄歇效应进行分析。其他外层电子吸收受激发的原子的外层电子跳到低能阶所放出的能量从而使其从原子逃脱离开,这一连串事件叫做俄歇效应,俄歇电子则为逃脱出来的电子。

物理原理

原子的内层电子形成的空穴能够通过入射电子束和物质作用激发出来,可能通过X光的形式将外层电子填充空穴向内层跃迁过程中所释放的能量放出,也就是使得特征X射线产生,也可能诱使核外另一电子激发成为自由电子,此种自由电子即是俄歇电子。

对于一个原子而言,在释放能量时,激发态原子仅仅可以进行一种发射,也就是俄歇电子或者特征X射线。元素的原子序数越大,特征X射线就有越大的发射几率。元素的原子序数越小,俄歇电子就有越大的发射几率,当原子序数为33时,二者拥有差不多相同的发射几率,所以俄歇电子能谱对于轻元素的分析非常的适用。

若某原子K层电子在电子束的作用下激发成自由电子,L层电子跃迁到K层,L层的另一个电子又在释放的能量作用下被激发为俄歇电子,此俄歇电子就叫做KLL俄歇电子。同样,LMM俄歇电子为L层电子被激发,M层电子往L层填充,另一个M层电子在释放的能量作用下被激发使得俄歇电子形成。

特点

1953年,俄歇电子能谱在鉴定样品表面的化学性质及组成的分析逐渐开始被实际应用。其特点为浅层表面为俄歇电子的起源,只将表面的资讯带出来,并且其能谱的能量位置固定,分析起来较容易。

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俄歇电子能谱结构
俄歇电子能谱点光学系统

俄歇电子能谱,英文名Auger electron spectroscopy,AES是它的简称,是一种材料科学与表面科学的分析技术。俄歇电子能谱之所以如此命名是因为该技术主要通过俄歇效应进行分析。其他外层电子吸收受激发的原子的外层电子跳到低能阶所放出的能量从而使其从原子逃脱离开,这一连串事件叫做俄歇效应,俄歇电子则为逃脱出来的电子。

电子光学系统

偏转系统(偏转线圈)、电子束聚焦(电磁透镜)以及电子激发源(热阴极电子枪)为电子光学系统的主要组件。束直径、束流强度以及入射电子束能量为电子光学系统主要的三个指标。当中,入射电子束的zui小束斑直径基本上决定了AES分析的zui小区域。束流强度决定了探测灵敏度。这两个指标一般会有些矛盾,因为束流会随着为束径变小而显著下降,所以通常折中是必要的。

俄歇表面分析

俄歇电子在固体中运行,频繁的非弹性散射也同样要经历,仅仅只有表面几层原子所产生的俄歇电子可以从固体表面逸出。这些电子的能量基本上在10~500电子伏。所以固体的表面层是俄歇电子能谱wei一所考察的对象。俄歇电子能谱的辐射源一般使用电子束,电子束能够聚焦、扫描,所以俄歇电子能谱能够作表面微区分析,并且俄歇元素像能够直接从荧光屏上获得。其为近代考察固体表面的强有力工具,在各种材料分析以及催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究得到了非常广泛的运用。

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俄歇电子能谱知识
俄歇电子能谱的知识点

俄歇电子能谱,英文名Auger electron spectroscopy,AES是它的简称,是一种材料科学与表面科学的分析技术。俄歇电子能谱之所以如此命名是因为该技术主要通过俄歇效应进行分析。其他外层电子吸收受激发的原子的外层电子跳到低能阶所放出的能量从而使其从原子逃脱离开,这一连串事件叫做俄歇效应,俄歇电子则为逃脱出来的电子。

俄歇电流

由纯净固体表面所测到的电流差不多为10-5Ip,入射电子束流由Ip来表示,就原则而言,能够通过对电离截面进行估计来对俄歇电流加以计算,然而因为多种因子对其产生影响,计算也相当不简单,并且和实验也不能够较好的相符合。在实际的测量过程中,EP/EW比例必须选用合适的,从而使得俄歇电流达到zui大。zui初被电离的内层能级的能量由EW来进行表示。入射电子的能量由EP来进行表示。如果EP不小于EW,那么人射电子和原子相互作用的时间不够,对于俄歇产额的提高也没有好处,可以获得的zui大俄歇电子产额的EP/EW比例差不多为2-6,如果EP比EW小,那么电离W能级的条件达不到,俄歇电子产额=0。使用小角度入射掠射时,能够对有效的 “ 检测体积 ”进行增加,电离更多的表面原子,从而使得俄歇产额增加。通常而言,zui佳的入射角为10-30度。

俄歇跃迁

对于自由原子而言,在一些不连续的"轨道 ”上有一些围绕原子核运转的电子,K、L、M、N 等电子壳层又由这一些不连续的"轨道所构成。某一轨道上电子能量的大小常常被我们用“ 能级 ”的概念来表示。因为激发了入射电子,电离了内层电子,使一个空穴被留下。原子在此时处于激发态,稳定性不足。在内层能级的空位中降落了一个较高能级上的电子,同时将多余的能量放出。 这些能量能够被当作光子发射特征射线,也能够转移给第三个电子并使之发射出来。此即是俄歇电子。俄歇跃迁一般使用射线能级来进行标志。zui初K能级使用KL1L2俄歇电子来表示

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