俄歇电子能谱仪工作原理及组成部分（AES）

俄歇电子能谱技术（AES）概述：

俄歇电子能谱技术（Auger electron spectroscopy，简称AES），是一种表面科学和材料科学的分析技术，因检测由俄歇效应产生的俄歇电子信号进行分析而命名。这种效应系产生于受激发的原子的外层电子跳至低能阶所放出的能量被其他外层电子吸收而使后者逸出，这一连串事件称为俄歇效应，而逃脱出来的电子称为俄歇电子，通过检测俄歇电子的能量和数量来进行定性定量分析。AES应用于鉴定样品表面的化学性质及组成的分析，其特点在俄歇电子来极表面甚至单个原子层，仅带出表面的化学信息，具有分析区域小、分析深度浅和不破坏样品的特点，广泛应用于材料分析以及催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究。

俄歇电子能谱仪（AES）工作原理：

俄歇电子能谱仪（Auger Electron Spectroscopy，AES），作为一种Zui广泛使用的表面分析方法而显露头角,通过检测俄歇电子信号进行分析样品表面，是一种极表面（0-3nm）分析设备。这种方法的优点是：在靠近表面5-20埃范围内化学分析的灵敏度高，很高的空间分辨率，Zui小可达到6nm；能探测周期表上He以后的所有元素及元素分布；通过成分变化测量超薄膜厚。其工作原理为：

(1)原子内某一内层电子被激发电离从而形成空位，

(2)一个较高能级的电子跃迁到该空位上，

(3)再接着另一个电子被激发发射，形成无辐射跃迁过程，这一过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。

(4)俄歇电子能谱仪通过分析Auger电子的能量和数量，信号转化为元素种类和元素含量。

俄歇电子能谱仪（AES）组成部分：

1激发样品的电子束源

激发源为同轴电子枪，电子从热阴极发出，之后被电场加速，经过偏转和聚焦之后打在样品之上。

2能量分析器

可以将各种不同能量的俄歇电子按能量进行分离，并且聚焦到收集极。

3检测系统

包括了俄歇电子的接收，放大和输出。

4超高真空系统

能谱分析仪器都需要无油超高真空系统。包括冷凝泵、升华泵及离子泵。冷凝泵又称为吸附泵，主要是利用低温表面的吸附作用来排除气体。升华泵主要是利用化学吸附去除气体，主要是利用Ti 丝加热后蒸发，形成Ti 膜，这种Ti膜具有很高的化学活性。它能够和很多的活性气体结合，形成稳定的化合物，通过这个方式来达到抽离空气的作用。离子泵是一种磁控放电阴极活性材料溅射而达到抽气目的的装置。

5样品室

金属样品通过机械或者化学抛光，并且吹干后，可装入样品室。样品室有特

制的样品架，可以放置各种不同样式的样品。

俄歇电子能谱仪（AES）可获取的参数：

（1）定性分析：定性除H和He以外的所有元素及化合态。

（2）元素分布：元素表面分布和深度分布，能获极小区域（表面Zui小6nm，深度Zui小0.5nm）的元素分布图。

（3）半定量分析：定量除H和He以外的所有元素，浓度极限为10-3。

（4）超薄膜厚：通过成分变化能测量Zui薄0.5nm薄膜的膜厚。

俄歇电子能谱分析（AES）可解决的问题：

（1）当产品表面存在微小的异物，而常规的成分测试方法无法准确对异物进行定性定量分析，可选择AES进行分析，AES能分析≥20nm直径的异物成分，且异物的厚度不受限制（能达到单个原子层厚度，0.5nm）。

（2）当产品表面膜层太薄，无法使用常规测试进行厚度测量，可选择AES进行分析，利用AES的深度溅射功能测试≥3nm膜厚厚度。

（3）当产品表面有多层薄膜，需测量各层膜厚及成分，利用D-SIMS结合AES能准确测定各层薄膜厚度及组成成分。