مطيافية إلكترون أوجيه

مطيافية إلكترون أوجيه إنگليزية: Auger electron spectroscopycode: en is deprecated هي تقنية تحليلة عامة تستخدم بشكل خاص في دراسة السطوح وبشكل أعم في مجال علم 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.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 انتقال الالكترون وتأثير أوجيه

شكل 1. منظران لعملية أوجيه. (a) توضح تتابعياً الخطوات في عملية إزالة إثارة أوجيه. يخلق الإلكترون الساقط فجوة في قلبة المستوى 1s. إلكترون من المستوى 2s يملأ فجوة 1s hole وطاقة الانتقال تنفصل إلى إلكترون 2p الذي ينطلق. وبذلك فالحالة الذرية النهائية يكون فيها فجوتان، واحدة في المدار 2s والأخرى في المدار 2p. (b) تشرح نفس العملية باستخدام الترميز المطيافي، $KL_{1}L_{2,3}$.

عندما تتحرض الذرة بآلية خارجية مثل فوتون أو حزمة إلكترونية تتراوح طاقتها بين 2 كيلو إلكترون فولت و 50 كيلو إلكترون فولط قد يتحرر الكترون من الطبقات الداخلية للذرة مخلفاً ثقباً خلفه. وباعتبار أن هذا هو حالة 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. إن طاقة الانتقال هذه قد تقترن مع الكترون ثاني من طبقة خارجية والذي قد يسبب إلى تحرره من الذرة إذا ما كانت طاقة الانتقال المحررة أكبر من طاقة ارتباطه بالمدار. الإلكترون المنطلق سيكون له الطاقة الحركية:

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

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

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

$E_{i}(Z)$ هي الطاقات الرابطة للمستوى $i$^th في عنصر رقمه الذري Z و $E_{i}(Z+1)$ 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:

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

where $F(BC:x)$ 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.

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

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

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

شكل 3. طيف أوجيه لرقاقة نيتريد النحاس في نمط مشتق مرسوماً كدالة في الطاقة. القمم المختلفة لكل من Cu و N يظهران بوضوح، وانتقالات 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. انتقالات كوستر-كرونيگ Coster–Kronig (أي داخل القشرة) مغفلون في هذا التحليل.

where $W_{X}$ هي احتمال انتقال الآشعة السينية، و $W_{A}$ هي احتمال انتقال أوجيه.

 الاستخدامات والحدود

هناك العديد 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

 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. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help); Unknown parameter |month= ignored (help)
• Larkins, F.P. (1977). "Semiempirical Auger-electron energies for elements 10 ≤ Z ≤ 100". Atomic Data and Nuclear Tables. 20 (4): 311–387. doi:10.1016/0092-640X(77)90024-9. {{cite journal}}: 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. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |coauthors= (help); 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. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help); Unknown parameter |month= ignored (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. {{cite journal}}: Unknown parameter |month= ignored (help)