Оже-електрони

При збудженні внутрішніх оболонок атома не вся енергія йде на утворення характеристичного рентгенівського випромінювання. Частина передається на емісію електронів з внутрішніх оболонок. Ефект вилучення електронів із внутрішніх оболонок отримав назву оже-ефекту (назва походить від прізвища французького фізика П. Оже, який відкрив це явище), а електрони називаються оже-електронами. Схему їх утворення ілюструє рисунок 1.23.

Електрон пучка 1 передає частину своєї енергії одному із електронів внутрішніх оболонок атома 2. У результаті передачі енергії електрон 2 покидає межі атома.

Рисунок 1.23 – Схема утворення оже-електрона

На місці вилученого електрона утворюється вакансія і атом переходить у збуджений стан. У процесі релаксації один із електронів, який знаходився на наступних оболонках (наприклад, електрон 3), переходить і займає місце вакансії. Різниця енергії між переходами виділяється у вигляді кванта рентгенівського випромінювання. Цей квант поглинається одним із електронів, що знаходяться на внутрішній оболонці (у нашому випадку – електрон 4). Електрон 4, отримавши енергію, покидає межі атома і має назву оже-електрона. Енергія оже-електрона, як і енергія характеристичного рентгенівського випромінювання, залежить від конкретного сорту атома.

Існує велика кількість можливих електронних переходів, які можуть викликати появу оже-електрона. На практиці більш поширеними є оже-електрони, яким відповідають найбільш імовірні переходи, що спричинюють найбільш сильне характеристичне рентгенівське випромінювання. У більшості елементів спостерігаються переходи, що призводять до утворення оже-електрона з енергією від 50 до 2 000 еВ. Енергія цих електронів лежить вище межі енергії вторинних електронів.

Описане явище використовується для елементного аналізу твердого тіла у приладах, які називаються електронними оже-спектрометрами (див. також розділ 2).

Піки оже-електронів виникають у вигляді збуджень на великому фоні. Фон складають відбиті електрони, які дають безперервний спектр, а також частково оже-електрони, що втратили енергію при русі у зразку. Для того щоб підсилити сигнал, його зображують у диференційній формі dN/dE від Е (рис. 1.24).

Рисунок 1.24 – Приклади оже-спектрів від двошарової плівки Cu/Cr(20) (у дужках вказано товщину шару Cr у нм). Товщина шару Cu, нм: 0 (крива 1); 0,5 (2); 1 (3); 2 (4); 3 (5); 4 (6); 6 (7) і 10 (8)

Експериментальні результати показують, що глибина виходу оже-електрона становить від 0,1 до 1 нм. З цієї причини оже-сигнал є дуже чутливим до забруднення на поверхні зразка. У зв’язку з цим оже-аналіз потрібно проводити у вакуумі порядку 10- 7 Па, який створюється за допомогою безмасляної системи відкачки.