ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ электронная (ЭОС), раздел спектроскопии, изучающий энергетич. спектры оже-электро-нов, к-рые возникают при облучении исследуемого в-ва электронным пучком. ЭОС широко используется для определения элементного состава газов и пов-сти твердых тел, для изучения электронного строения и хим. состояния атомов в пробе.

Оже-эффект заключается в следующем. Под действием ионизирующего излучения на одном из внутр. электронных уровней (напр., К-уровне) атома образуется вакансия, на к-рую переходит электрон с более высокого уровня (напр., L3-подуровня). Возникший при переходе электрона избыток энергии может привести к испусканию рентгеновского фотона (излучат. переход) или к выбрасыванию еще одного электрона, напр. с подуровня L1 (безызлучат. переход). Этот электрон называют оже-электроном, а его кинетич. энергия Е определяется ур-нием: Е = Ек — EL1 - EL3 , где Ек, EL1 и EL3-энергии связи электронов на уровнях К, L1, и L3 соотв. (с учетом влияния ионизации атома). Рассмотренный оже-переход обозначается KL1L3. Существуют и др. переходы, напр. типа LMM, MNN, KLM. Оже-эффект наблюдается у всех элементов периодич. системы, начиная с Li, причем его вероятность для легких элементов достигает 0,99 и убывает с увеличением порядкового номера. В твердом теле наряду с переходами между внутр. уровнями атома наблюдаются переходы (типа LMV, LVV и т.д.) с участием электронов валентной зоны.

Спектры оже-электронов регистрируют с помощью оже-спектрометров, к-рые состоят из источника ионизирующего излучения, камеры для размещения исследуемых образцов, энергоанализатора и детектора электронов. В качестве ионизирующего излучения используют электронные пучки с энергией от 3 до 10 кэВ, а в приборах с пространств. разрешением менее 0,1 мкм-с энергией выше 10 кэВ. Для измерения кинетич. энергии электронов применяют дисперсионные электростатич. энергоанализаторы (с цилиндрич. или полусферич. электродами), к-рые обеспечивают высокое энергетич. разрешение (DE/E)·100 ~ 0,05%. Для детектирования электронов служат электронные умножители (в частности, каналтроны), имеющие высокую эффективность счета низкоэнергетич. электронов при малом уровне фона. Оже-спектрометры дают возможность получать энергетич. спектры в виде зависимостей N(E)-E и [dN(E)/dE]-E (рис. 1), где N(E)- выход (или интенсивность тока) оже-электронов, равный числу оже-электронов, испускаемых исследуемым объектом в единицу времени.

3503-12.jpg


По спектрам оже-электронов можно проводить качеств. и количеств. элементный анализ пробы. Для этого пользуются спектрами в координатах [dN(E)/dE]-E, к-рые обеспечивают более высокую чувствительность и точность анализа. Элемент, присутствующий в пробе, идентифицируют по значению кинетич. энергии Е оже-электронов, поскольку эта величина зависит только от энергии связи электронов на электронных уровнях, и, следовательно, определяется природой атомов. Кроме того, форма оже-пиков в спектре чувствительна к хим. состоянию атомов, что наиб. четко проявляется в случае переходов с участием электронов валентной зоны (рис. 2).

3503-13.jpg

Концентрацию элемента в пробе можно оценить по интенсивности его пика в оже-спектре. Для этого обычно применяют метод внеш. стандарта (эталона) или безэталонный метод. В первом случае интенсивность Ii пика i-го элемента в оже-спектре пробы сравнивают с интенсивностью Ii, соответствующего пика в оже-спектре стандартного образца или с интенсивностью 3503-14.jpgпика оже-спектра чистого серебра. Концентрацию Ci i-ro элемента рассчитывают по ф-лам: 3503-15.jpg или 3503-16.jpg соотв., где ai,Ag-фактор элементной чувствительности; ai,Ag =3503-17.jpg. В безэталон ном методе расчет ведут по ф-ле:

3503-18.jpg

,где Ij-интенсивность пика j-го элемента в оже-спектре пробы (j3503-19.jpgi). Погрешность анализа рассмотренными методами составляет 10-15%, а чувствительность при определении разл. элементов варьирует от 0,01 до 1 ат. %.

Толщина анализируемого слоя пов-сти твердого тела определяется глубиной выхода оже-электронов, к-рая зависит от их энергии и, напр., для разных металлов составляет 0,5-2,0 нм. В связи с малой глубиной выхода оже-электронов, загрязнение исследуемой пов-сти адсорбир. атомами вносит существ. погрешность в результаты анализа. Поэтому в спектрометрах создают глубокий вакуум (10-6-10-8 Па). Кроме того, оже-спектрометры снабжают ионными пушками (источниками ионов инертных газов), к-рые используют для очистки исследуемой пов-сти и проведения послойного анализа. Оже-спектрометры для анализа газов имеют вакуумную систему, к-рая обеспечивает одновременно относительно высокое давление (1-10 Па) исследуемого газа в камере образцов и низкое давление (~10-6Па) в измерит. камере.

Оже-эффект открыл П. Оже в 1923; для аналит. целей впервые его использовал Дж. Ландер в 1953.


===
Исп. литература для статьи «ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ»:
Карлсон Т., Фотоэлектронная и оже-спектроскопия, пер. с англ., Л., 1981; Электронная и ионная спектроскопия твердых тел, пер. с англ., под ред. В. И. Раховского, М., 1981. B.C. Сергеев.

Страница «ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков