مطيافية إلكترون أوجيه

مطيافية إلكترون أوجيه بالإنگليزية: Auger electron spectroscopy هي تقنية تحليلة عامة تستخدم بشكل خاص في دراسة السطوح وبشكل أعم في مجال فهم المواد. تعتمد هذه التقنية على ما يسمى بتأثير أوجيه كما يوضح الاسم. تعتمد هذه التقنية على تحليل الالكترونات الطاقية المحررة من ذرة محرضة بعد عدد من أحداث الاسترخاء داخل الذرة.

انتنطق الالكترون وتأثير أوجيه

شكل 1. منظران لعملية أوجيه. (a) توضح تتابعياً المراحل في عملية إزالة إثارة أوجيه. يخلق الإلكترون الساقط فجوة في قلبة المستوى 1s. إلكترون من المستوى 2s يملأ فجوة 1s hole وطاقة الانتنطق تنفصل إلى إلكترون 2p الذي ينطلق. وبذلك فالحالة الذرية النهائيةقد يكون فيها فجوتان، واحدة في المدار 2s والأخرى في المدار 2p. (b) تشرح نفس العملية باستخدام الترميز المطيافي،

{\displaystyle KL_{1 L_{2,3

.

عندما تتحرض الذرة بآلية خارجية مثل فوتون أوحزمة إلكترونية تتراوح طاقتها بين 2 كيلوإلكترون فولت و50 كيلوإلكترون فولط قد يتحرر الكترون من الطبقات الداخلية للذرة مخلفاً ثقباً خلفه. وباعتبار حتى هذا هوحالة غير مستقرة للذرة من الممكن يتحرك الكترون من المدارات الأعلى ليملأ الثقب المتخلف، وعندها يحرر الالكترون الذي يتحرك إلى مدار داخلي طاقة تعادل الفرق بين طاقتي المدارين. إذا طاقة الانتنطق هذه قد تقترن مع الكترون ثاني من طبقة خارجية والذي قد يسبب إلى تحرره من الذرة إذا ما كانت طاقة الانتنطق المحررة أكبر من طاقة ارتباطه بالمدار. الإلكترون المنطلق سيكون له الطاقة الحركية:

{\displaystyle E_{kin =E_{\text{Core State -E_{B -E_{C '

حيث ${\displaystyle E_{\text{Core State$ ، ${\displaystyle E_{B$ ، ${\displaystyle E_{C '$ هم بالترتيب طاقات المستوى الداخلي، أول قشرة خارجية، وثاني قشرة خارجية، مقاسين من المستوى الفارغ.

{\displaystyle E_{ABC =E_{A (Z)-0.5[E_{B (Z)+E_{B (Z+1)]-0.5[E_{C (Z)+E_{C (Z+1)]

${\displaystyle E_{i (Z)$ هي الطاقات الرابطة للمستوى ${\displaystyle i$ ^th في عنصر رقمه الذري Z و ${\displaystyle E_{i (Z+1)$ هم طاقات نفس المستويات في العنصر التالي لأعلى في الجدول الدوري. While useful in practice, a more rigorous model accounting for effects such as screening and relaxation probabilities between energy levels gives the Auger energy as:

{\displaystyle E_{ABC =E_{A -E_{B -E_{C -F(BC:x)+R_{xin +R_{xex

where ${\displaystyle F(BC:x)$ is the energy of interaction between the B and C level holes in a final atomic state x and the R's represent intra- and extra-atomic transition energies accounting for electronic screening.

الاعداد التجريبي والتقدير الكمي

الأجهزة

شكل 2. AES experimental setup using a cylindrical mirror analyzer (CMA). An electron beam is focused onto a specimen and emitted electrons are deflected around the electron gun and pass through an aperture towards the back of the CMA. These electrons are then directed into an electron multiplier for analysis. Varying voltage at the sweep supply allows derivative mode plotting of the Auger data. An optional ion gun can be integrated for depth profiling experiments.

{\displaystyle I(V+k\sin(\omega t))\approx I_{0 +I'(V+k\sin(\omega t))+O(I'')

Using the setup in figure 2, detecting the signal at frequency ω will give a value for ${\displaystyle I'$ or ${\displaystyle {\frac {dN {dE$ .

{\displaystyle \omega _{A =1-\omega _{X =1-{\frac {W_{X {W_{X +W_{A

شكل 3. طيف أوجيه لرقاقة نيتريد النحاس في نمط مشتق مرسوماً كدالة في الطاقة. القمم المتنوعة لكل من Cu وN يظهران بوضوح، وانتنطقات N KLL موضـَّحة.

التحليل الكمي

شكل 4. Fluorescence and Auger electron yields كدالة في الرقم الذري لفراغات القشرة K. Auger transitions (المنحنى الأحمر) are more probable for lighter elements, while X-ray yield (المنحنى الأزرق المنقط) becomes dominant at higher atomic numbers. Similar plots can be obtained for L and M shell transitions. انتنطقات كوستر-كرونيگ Coster–Kronig (أي داخل القشرة) مغفلون في هذا التحليل.

where ${\displaystyle W_{X$ هي احتمال انتنطق الآشعة السينية، و ${\displaystyle W_{A$ هي احتمال انتنطق أوجيه.

الاستخدامات والحدود

هناك الكثير من المجاهر الالكترونية التي تم تصميمها اعتمادا على مبدأ طيفية أوجيه، وهذه المجاهر تعطي دقة صور عالية.

انظر أيضاً

مطياف رامان السطحي المحسن
List of materials analysis methods
Arc mapping
Ultra-violet photoelectron spectroscopy (UPS, for gases)
Photoemission spectroscopy (PES, for solid surfaces)
Rydberg Ionization Spectroscopy
X-ray photoelectron spectroscopy

الهامش

^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة carlson
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة briggs_sheah1983
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة thompson1985
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير سليم؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة davis1980
^ Feldman, Leonard C. (1986). Fundamentals of Surface and Thin Film Analysis. Upper Saddle River: Prentice Hall. ISBN . Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
^ Oura, K. (2003). Surface Science: An Introduction. Berlin: Springer. ISBN . Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

للاستزادة

Jenkins, Leslie H. (1970). "Auger electron energies of the outer shell electrons". Surface Science. 22 (2): 479–485. doi:10.1016/0039-6028(70)90099-3. Unknown parameter |month= ignored (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
Larkins, F.P. (1977). "Semiempirical Auger-electron energies for elementsعشرة ≤ Z ≤ 100". Atomic Data and Nuclear Tables. 20 (4): 311–387. doi:10.1016/0092-640X(77)90024-9. Unknown parameter |month= ignored (help)
(بالفرنسية) Burhop, E.H.S. (1955). "Le rendement de fluorescence". Journal de Physique et le Radium. 16 (7): 625–629. doi:10.1051/jphysrad:01955001607062500. Unknown parameter |month= ignored (help)
Worthington, C.R. (1956). "The Intensity of Emission of Characteristic X-Radiation". Proceedings of the Physical Society A. 69 (5): 401–412. doi:10.1088/0370-1298/69/5/305. Unknown parameter |month= ignored (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
Paparazzo, E. (2001). "Comment on 'AES and SAM microanalysis of structure ceramics by thinning and coating the backside.' Yu and Jin". Surface and Interface Analysis. 31 (12): 1110–1111. doi:10.1002/sia.1144. Unknown parameter |month= ignored (help)