俄歇电子能谱(AugerElectronSpectroscopy,AES)是用具有一定能量的电子束(或X射线）激发样品俄歇效应，通过检测俄歇电子的能量和强度，从而获得有关材料表面化学成分和结构信息的方法。

俄歇电子能谱仪的主要组成:电子枪、能量分析仪、二次电子探测器、(样品)分析室、溅射离子枪和信号处理系统与记录系统等(图1所示)。

图1

俄歇电子能谱基本原理

俄歇电子的产生

俄歇电子能谱的原理比较复杂，涉及到三个原子轨道上两个电子的跃迁过程。当具有足够能量的粒子(光子、电子或离子)与一个原子碰撞时，原子内层轨道上的电子被激发出后，在原子的内层轨道上产生一个空穴，形成了激发态正离子。激发态正离子是不稳定的，必须通过退激发而回到稳定态。在退激发过程中，外层轨道的电子可以向该空穴跃迁并释放出能量，并激发同一轨道层或更外层轨道的电子使之电离而逃离样品表面，这种出射电子就是俄歇电子(图2)。俄歇电子的跃迁过程能级图如图3所示。

俄歇电子能谱分析技术

AES具有五个特征量:特征能星、强度、峰位移、谱线宽和线型。由AES这五个方面的特征可以获得固体表面特征、化学组成、覆盖度、键中的电荷转移、电子态密度和表面键中的电子能级。

表面元素定性分析

依据:俄歇电子的能量仅与原子本身的轨道能级有关，与入射电子的能量无关，也就是说与激发源无关。对于特定的元素及特定的俄歇跃迁过程，其俄歇电子的能量是特征性的。因此，可以根据俄歇电子的动能来定性分析样品表面物质的元素种类。由于每个元素会有多个俄歇峰，定性分析的准确性很高。

方法:将测得的俄歇电子谱与纯元素的标准谱比较，通过对比峰的位置和形状来识别元素的种类。

定性分析时注意以下情况:(1）化学效应或物理因素引起的峰位移或谱线形状变化;(2)与大气接触或试样表面被污染而产生的峰;(3）核对的关键部位在于峰位，而非峰高; (4)同一元素的俄歇峰可能有几个，不同元素的俄歇峰可能会重叠，甚至变形，微量元素的俄歇峰可能会湮没，而俄歇峰没有明显的变异;(5）当图谱中无法对应的俄歇电子峰时，这可能是—次电子的能量损失峰。

定性分析可由计算机软件完成，但某些重叠峰和弱峰还需人工进—步确定。

样品制备

俄歇电子能谱仪对分析样品有特定的要求，在通常情况下只能分析导电固体样品。经过特殊处理，绝缘体固体也可以进行分析。由于涉及到样品在真空中的传递和放置，所以分析样品一般都需要经过一定的预处理。

①样品的尺寸:尺寸高度不超过3mm，1mm以内最好，面积5*5mm以内，不可以太大，最佳尺寸是3mm*3mm,厚度不超1mm,样品表面平整

②粉末样品处理:有两种常用制样方法，一是用导电胶带把粉末固定在样品台上，另一种是把粉体样品压成薄片，然后再固定在样品台上。前者优点是制样方便，样品用量少，预抽到高真空的时间短;缺点是胶体的成分可能会干扰样品的分析，此外荷电效应也会影响到俄歇电子谱的采集。后者的优点是可以在真空中对样品进行预处理，如加热、表面反应等，缺点是样品用量大，并且对于绝缘体样品，荷电效应会直接影响到俄歇电子能谱的录谱。

③含有挥发性物质样品:样品进入真空系统前必须清除挥发性物质，一般可以对样品进行加热或用溶剂清洗。对含有油性物质的样品，一般依次用正己烷、丙酮和乙醇超声清洗，红外烘干，再进入真空系统。

表面污染样品的处理:采用油性溶剂，如环己烷、丙酮等清洁样品表面的油污，再用乙醇去除有机溶剂。为了保证样品表面不被氧化，一般采用自然干燥。

绝对禁止带有强磁性的样品进入分析室:因磁性会导致分析起头及样品架磁化。样品中有磁性时，俄歇电子在磁场作用下偏离接受角，不能达到分析器，得不到AES谱。带有微弱磁性的样品:通过退磁的方法去掉微弱磁性。

俄歇电子能谱的特点

优点

(1)作为固体表面分析法，其信息深度取决于俄歇电子逸出深度（电子平均自由程)。对于能量为50eV~2keV范围内的俄歇电子，逸出深度为0.4~2nm。检测极限约为10-3原子单层，采用电子束作为激发源，具有很高的空间分辨率，最小可达6nm。

(2）可分析除H、Hel以外的各种元素;

(3）对于轻元素C、O、N、S、P等有较高分析灵敏度;(4）可进行成分的深度剖析或薄膜及界面分析。

缺点

(1)定量分析的准确度不高;

(2)对多数元素探测灵敏度为原子摩尔分数0.1%~1.0%;

(3)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;

(4)对样品要求高，表面必须清洁(最好光滑）等。

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