طیف بینی نشر اوژه (AES)

طیف بینی نشر اوژه

    طیف بینی نشر اوژه (Auger Emission Spectroscopy)  با نام اختصاری AES یک تکنیک ویژه سطح است و در واقع روش اوژه متداول ترین روش آنالیز سطح برای تعیین ترکیب لایه های سطح یک نمونه است.

    مشابه طیف بینی نشر اشعه ایکس (XES) ، در طیف بینی نشر اوژه  هم یک پرتو الکترونی اولیه (از منبع)، الکترونی را از ترازهای داخلی به بیرون می راند (شماره 1 شکل 1). این مرحله یونیزاسیون اتمی است. در مرحله بعدی الکترون های لایه بیرونی طی یک فرایند غیرتابشی (non radiative) به حفره خالی لایه داخلی سقوط می کنند (شماره 2 شکل 1). و در نهایت انرژی اضافه سبب خروج یک الکترون از لایه بیرونی می شود (شماره 3 شکل 1) این مرحله را نشر الکترونی نیز می گویند. شکل 1 مکانیسم طیف بینی نشر اوژه را نشان می دهد.

مکانیسم طیف بینی نشر اوژه

شکل 1 مکانیسم طیف بینی نشر اوژه

   توجه شود که انرژی اضافه ممکن است بجای بیرون راندن یک الکترون (فرایند اوژه) سبب نشر فلورسانس شود. بنابراین روش طیف بینی فلورسانس اشعه ایکس و روش اوژه معمولا مزام هم بوده و تداخل دارند. به طور کلی اتم های سبک تر فرایند اوژه و اتم های سنگین تر فلورسانس را ترجیح می دهند.

   آنالیز کمی عنصری سطح به بازده اوژه طی روبش سطح بستگی دارد. بازده الکترونی نیز به پارامترهای مهمی از قبیل بازده فلورسانسی و سطح مقطع برخورد الکترونی وابسته است. از آنجایی که اوژه تنها بر اساس مکانیسم آسایش (relaxation mechanism) نیست و در رقابت با مکانیسم های دیگر است، روش کمی دقیقی نیست و یک روش نیمه کمی محسوب می شود.

  به طور کلی چون یونیزاسیون اولیه انتخابی نیست و حفره اولیه ممکن است در سطوح یا ترازهای انرژی متفاوتی باشد، بنابراین برای یک عنصر انتقالات اوژه زیادی با شدت های متفاوت امکان پذیر است. طیف سنجی اوژه بر اساس اندازه گیری انرژی سینتیکی الکترون های نشری ست. و هر عنصری طیف ویژه خود با پیک هایی در انرژی های جنبشی متفاوت دارد. انتقالات اوژه نشان دهنده موقعیت و انرژی حفره اولیه و دو حفره نهایی در جابجایی الکترون ها است. بنابراین در روش اوژه امکان به دست آوردن طیف های با تفکیک بالا و اطلاعات ساختار ریز (fine structure) قابل دست یابی ست.

  میانگین مسیر آزاد غیر الاستیک برای الکترون های اوژه بسیار کوتاه ست و در مقیاس یک نانومتر است، بنابراین روش های بر مبنای اوژه برای آنالیز سطح بسیار حساس هستند. دو روش پروفایل عمقی اوژه و میکروسکوپ روبشی اوژه از جمله روش های آنالیز حساس سطح هستند.

پروفایل عمقی اوژه

  با تکنیک پروفایل عمقی اوژه (Auger Depth Profiling) امکان بررسی پروفال عمقی  میسر می شود که در آن اطلاعات کمی ترکیب نمونه براساس تابعی از عمق زیر سطح نمونه به دست می آید. در روش اوژه از یک پرتو الکترونی با تمرکز (فوکوس) کم استفاده می شود و معمولا اطلاعات ترکیبی سطحی در حدود 1mm2 (میلی متر مربع) را ارائه می کند. در پروفایل عمقی اوژه از یک پرتو اولیه با شار (flux) پایین الکترون استفاده می شود که سبب کم شدن پتانسیل تغییرات القایی الکترونی (electron-induced) سطح شده و در نتیجه یک روش غیر مخرب عمق پروفایل حاصل می شود.

در این روش لازم است منطقه مورد آنالیز برای بررسی پروفایل عمقی در حین ثبت طیف اوژه  مواد به صورت مداوم از سطح زدوده شوند. به عبارت دیگر همزمان با گرفتن طیف اوژه نمونه با بمباران یونی اچ (etch) می شود. شکل 2 شمای کلی تکنیک پروفایل عمقی اوژه را نشان می دهد.

شکل 2 شمای کلی تکنیک پروفایل عمقی اوژه (Auger Depth Profiling)

میکروسکوپ روبشی اوژه

   در میکروسکوپ روبشی اوژه (Scanning Auger Microscopy) یا SAM نمونه با پرتو الکترونی با انرژی حدود KVه25-3 روبش می شود که سبب می شود الکترون های اوژه از سطح نمونه خارج شوند. انرژی سینتیکی این الکترون های اوژه اطلاعات آنالیزی عناصر شیمیایی لایه های فوقانی و سطحی را فراهم می کنند. کاربرد این روش محدود به نمونه های رساناست. با این روش توزیع عمقی عنصری سطح نمونه از 1-2000nm امکان پذیر است. آنالیز حدواسط مطالعات نفوذ در سطح شناسایی آلاینده های سطح بررسی همگنی سطح از کاریردهای تکنیک SAM است.

 

زمینه های کاربردی

  • نمونه های معدنی شامل: سرامیک، سنگ ها، کانی ها، آلیاژهای فلزی، شیشه و ..
  • مطالعات و تحقیقات زمین شناسی و باستان شناسی
  • صنایع فولاد و سیمان
  • کنترل کیفی در صنایع داروسازی

نکات آنالیزی

  • توانایی آنالیز تمام عناصر جدول مندلیف به جز هیدروژن و هلیم
  • نتایج کمی دقیقی با روش اوژه به دست نمی آید.
  • تداخلات مانتریسی کمی دارد.
  • اطلاعات دقیقی از حالت اکسایش اتم ها فراهم نمی کند.

مقالات مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *