俄歇电子能谱分析原理及方法

俄歇电子能谱分析原理及方法

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【摘要】近年来，俄歇电子能谱（AES）分析方法发展迅速，它具有很多的优点，比如分析速度快、精度高、需要样品少等等，也因此在很多研究领域的表面分析中都得到了广泛的应用。可以不夸张的说，这个技术为表面物理和化学定量分析奠定了基础。本文主要是介绍俄歇电子能谱分析的主要原理及其在科学研究中的主要应用，旨在让读者对俄歇电子能谱有一个初步的了解。

关键词：俄歇电子能谱；表面物理；化学分析。

前言

近些年来，俄歇电子能谱分析发展如火如荼，在各个领域都有很抢眼的表现。目前有很多的人在研究，将俄歇电子分析技术应用到电子碰撞以及微纳尺度加工等高技术领域，俄歇电子能谱分析方法表现出强大的生命力，同目前已为很人熟悉和赞赏的强有力的分析仪器电子探针相比俄歇电子能仪可能有几个独到之处:( 1 )能分析固体表面薄到只有几分之一原子层内的化学元素组成，这里说的“表面”指的不只是固体的自然表面,也指固体内颗粒的分界面,(2)俄歇电子谱的精细结构中包含有许多化学信自,借此可以推断原子的价态;( 3 )除氢和氦外所有元素都可以分析,特别是分析轻元素最为有利;(4)利用低能电子衍射装置和俄歇能谱分析器相结合的仪器(“LEED一Au-ger”装置),有可能从得到的数据资料中分晶体表面的结构,推断原子在晶胞中的位置。因此,俄歇电子能谱仪作为固体材料分析的一个重要工具,近年来发展很快,研究成果不断出现于最新的文献中。本文主要是想要综合论述俄歇电子能谱的分析方法，以及概述它在各方面的应用。[1]

[1]《俄歇电子能谱仪及其应用》许自图

正文

一、俄歇电子能谱分析的原理

1.1俄歇电子能谱发现的历史

1925年法国科学家俄歇在威尔逊云室中首次观察到了俄歇电子的轨迹，并且他正确的解释了俄歇电子产生的过程，为了纪念他，就用他的名字命名了这种物理现象。到了1953年，兰德才从二次电子能量分布曲线中第一次辨识出这种电子的电子谱线，但是由于俄歇电子谱线强度较低，所以当时检测还比较困难。到了1968年，哈里斯应用微分法和锁相放大器，才解决了如何检测俄歇电子信号的问题，也由此发展了俄歇电子能谱仪。俄歇电子能谱仪不仅可以作为元素的组分分析仪器，还可以检测化学环境信息。咋很多的领域都得到了应用，比如基础物理，应用表面科学等等。

1.2俄歇效应

当一束具有一定能量的电子束（一次电子）射到固体表面的时候，原子对电子产生了弹性散射和非弹性散射。非弹性散射使得电子和原子之间发生了能量的转移，发出X-射线以及二次电子。这个时候如果在固体表面安装一个接受电子的探测器，就可以得到反射电子的数目（强度）按能量分布的电子能谱曲线。

图1 入射电子在固体中激发出的二次电子能谱

俄歇电子是指外壳层电子填补内壳层空穴所释放出来的能量激发了外壳层的另外一电子，并且使得它脱离原子核，逃逸出固体表面的电子，这个过程被俄歇发现，所以称为俄歇电子。

图2 入射电子束示意图

图3 俄歇电子效应图

因为不同的元素原子具有它特征的俄歇电子能量，也就是具有特征的俄歇峰，因此可以用来鉴别元素。

俄歇电子在从固体内部逸出进入真空之前，遭到表层电子的非弹性碰撞发生能量损失，所以有一个临界的深度，在这个深度以下的俄歇电子不能够逸出固体表面，这个深度用俄歇电子平均自由程来表达，可以近似的认为主要与俄歇电子的能量有关，与固体材料的性质无关。经过科学家多年的实验分析拟合，发现俄歇电子的平均自由程和电子

能量有如下的关系：λ=0.44（E）^0.5(λ的单位为埃，E的单位为电子伏特)，通过这个公式可以估算出不同能量的俄歇电子的逸出深度。所以，俄歇电子成为了表面分析的很有利的工具。[2]

图4 俄歇电子平均自由程和能量的关系

二、俄歇能谱仪

应用俄歇效应来进行研究，需要用到俄歇能谱仪，俄歇能谱仪一般包括以下几个部分：

2.1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。

2.2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。

2.3检测系统

包括了俄歇电子的接收，放大和输出。

2.4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。

[2]《俄歇能谱的基本原理及应用》任大刚

2.5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。[3]

图5俄歇能谱仪

三、俄歇电子能谱分析的方法及应用

3.1俄歇能谱的应用

俄歇电子已经成为固体表面元素分析的有力工具，在表面物理化学、翠花、晶界偏析、电镀、半导体等等方面都有很广泛的应用。

3.1.1测定表面化学组成

任何的表面研究都需要首先对表面的化学组成有一个清楚的认识。俄歇电子能谱给我们提供了这样一种方法。俄歇电子谱仪可以灵敏的辨别金属，半导体和绝缘体表层的元素组成。

3.1.2元素沿深度方向的分布

主要是应用于研究各种成分在界面处的变化以及在热处理过程中不同的深度，组分的变化。

[3]《俄歇能谱的基本原理及其应用》任大刚

图6 俄歇电子对深度很敏感

3.1.3元素化学状态的分析

俄歇电子的能量只取决于原子的特性，与入射电子的能量无关。所以测量俄歇电子的能量分布，就可以确定材料表面的元素分布了。原则上，AES可以鉴定除氢和氦以外的所有元素。例如，已经用AES测定了月球表面的样品，发现存在Al，Si，S，Cl，K，C，Ca，Ti，O 和Fe。

用AES检测表面元素组成具有很高的灵敏度。理论上可检测的面浓度可低至10的10次方个/平方厘米。[4]

3.1.4定量分析

定量分析的主要目标是要求出指定的区域内单位体积中某种元素的原子数，就是原子密度你n（个/cm2）或者单位体积内某种元祖的原子数占总原子数的百分比，就是原子浓度C （%）两者之间的关系是：

C=n/N（N表示单位体积内的所有原子数目）

当然，目前计算n和C有很多种方法，比如纯元素标样法、相对灵敏因子法及多元素标样法，但是这些方法受到的影响都很多，虽然可以采取一些措施来弥补，但是目前的技术，影响还是相对较大的，不能让人满意。现在的俄歇分析仪器通过计算机处理之后可以给出样品中所含元素的原子浓度C。[5]

[4]《俄歇电子能谱简介》赵良仲

[5]《俄歇电子能谱分析方法及其应用》王文生天津大学

总结与展望

俄歇电子能谱仪近年来已经在各方各面获得很广泛的应用，但是分析技术本身也是在慢慢的不断发展与完善的过程中。俄歇电子能谱仪存在的一些问题主要是：①由于入射电子长时间对样品进行轰击，在样品的表面造成了吸附现象，原子扩散和升温等等，因此影响了测量结果的准确性。测量的结果不能够真是的反映样品表面的本来面貌，所以，我们应该降低入射电子的强度，提高分析的灵敏度和分析的速度，这是提高分析精度的一种途径。同时努力提高空间的分析精度和能量的分辨率也是俄歇电子能谱仪发展的一个方面。②俄歇电子能谱仪只能够给出定性和半定量的分析，所以提高俄歇电子能谱仪的测量精度，让其实现定量分析，是俄歇电子能谱仪研究的另外一个发展方向，也是扩大其应用领域的必由之路。③近年来，各种表面分析的仪器发展迅速，比如俄歇电子谱、扫描电子显微镜、光电子谱、二次离子谱等。这些设备的出现，给表面研究提供了可靠的，强有力的工具，也给表面科学注入了新的活力。[6]

参考文献：

《俄歇电子能谱仪及其应用》许自图

《俄歇能谱的基本原理及应用》任大刚

《俄歇电子能谱简介》赵良仲

《俄歇电子能谱分析方法及其应用》王文生天津大学

《俄歇电子谱及其应用》伍乃娟

《微纳尺度表征的俄歇电子能谱新技术》徐富春厦门大学

《俄歇电子能谱仪的研制和Ar的快点子碰撞》任林茂中国科学技术大学

[6]《俄歇电子谱及其应用》伍乃娟

电子能谱XPS实验报告

实验报告 电子能谱实验

实验报告 一、 实验名称 电子能谱实验 二、 实验目的 （1） 了解X 光电子能谱（XPS ）测量原理、仪器工作结构及应用； （2） 通过对选定的样品实验，初步掌握XPS 实验方法及谱图分析。 三、 实验原理 在现代材料分析中，表面问题是材料研究中很重要的部分。尤其是在微型材料、超薄 材料、薄膜材料和材料的表面处理等，都离不开表面科学。而X 光电子能谱（简称XPS ）则是一项重要的表面分析方法。一定能量的X 光作用到样品上，将样品表面原子中的不同能级的电子激发成为自由电子，这些电子带有样品表面信息，具有特征能量，研究这类电子的能量分布，即为X 光电子能谱分析。 （1）光电发射 在具体介绍XPS 原理时，先介绍光电发射效应。光电发射是指，在轨道上运动的电子收到入射的光子的激发而由发射出去成为自由电子的过程。对于固体样品光电发射的能量关系如下： 'b k sa E h E νφ=--（固体）（1） 其中b E 为相对于费米能级的结合能，h ν为光子的能量，'k E 为光电子的动能，sa φ为样品的功函数。 光电发射示意图如下： 原子能级结合能b E 对于原子来说是特征的，具有特异性，可以用它来标识原子及原子能级。 由样品发射的光电子最终将会被探测器俘获，对于探测器有如下能量关系：

b k sp E h E νφ=--（探测器）（2） 式中，sp φ为探测器的功函数。如下图所示： （二）化学位移 XPS 在进行定量分析的时候，有一项很重要的应用就是化学态分析，其中包括化学位移和化学能移。 化学位移是指由于原子处于不同的化学环境而引起的结合能的位移（b E ?）。如化合过程+X+Y=X Y -，X 、Y 因电子的转移引起结合能的变化。相应的电子能谱也会发生改变，通过这种方法，还可以区别同一类原子处于何种能态，这为表面分析提供了很大的便利。 （三）X 光电子能谱仪原理示意图 如下图所示，由X 射线源发出的X 射线入射到样品表面，激发出自由光电子。光电子经过半球形能量分析器后被探测器吸收。探测器将光电子的所携带的信息转化为电信号，由示波器收集并在电脑中显示出来。 XPS 测量原理示意图 X 光电子能谱仪结构示意图

俄歇电子能谱分析原理及方法

俄歇电子能谱分析原理及方法 XXX 【摘要】近年来，俄歇电子能谱（AES）分析方法发展迅速，它具有很多的优点，比如分析速度快、精度高、需要样品少等等，也因此在很多研究领域的表面分析中都得到了广泛的应用。可以不夸张的说，这个技术为表面物理和化学定量分析奠定了基础。本文主要是介绍俄歇电子能谱分析的主要原理及其在科学研究中的主要应用，旨在让读者对俄歇电子能谱有一个初步的了解。 关键词：俄歇电子能谱；表面物理；化学分析。 前言 近些年来，俄歇电子能谱分析发展如火如荼，在各个领域都有很抢眼的表现。目前有很多的人在研究，将俄歇电子分析技术应用到电子碰撞以及微纳尺度加工等高技术领域，俄歇电子能谱分析方法表现出强大的生命力，同目前已为很人熟悉和赞赏的强有力的分析仪器电子探针相比俄歇电子能仪可能有几个独到之处:( 1 )能分析固体表面薄到只有几分之一原子层内的化学元素组成，这里说的“表面”指的不只是固体的自然表面,也指固体内颗粒的分界面,(2)俄歇电子谱的精细结构中包含有许多化学信自,借此可以推断原子的价态;( 3 )除氢和氦外所有元素都可以分析,特别是分析轻元素最为有利;(4)利用低能电子衍射装置和俄歇能谱分析器相结合的仪器(“LEED一Au-ger”装置),有可能从得到的数据资料中分晶体表面的结构,推断原子在晶胞中的位置。因此,俄歇电子能谱仪作为固体材料分析的一个重要工具,近年来发展很快,研究成果不断出现于最新的文献中。本文主要是想要综合论述俄歇电子能谱的分析方法，以及概述它在各方面的应用。[1] [1]《俄歇电子能谱仪及其应用》许自图 正文 一、俄歇电子能谱分析的原理

1.1俄歇电子能谱发现的历史 1925年法国科学家俄歇在威尔逊云室中首次观察到了俄歇电子的轨迹，并且他正确的解释了俄歇电子产生的过程，为了纪念他，就用他的名字命名了这种物理现象。到了1953年，兰德才从二次电子能量分布曲线中第一次辨识出这种电子的电子谱线，但是由于俄歇电子谱线强度较低，所以当时检测还比较困难。到了1968年，哈里斯应用微分法和锁相放大器，才解决了如何检测俄歇电子信号的问题，也由此发展了俄歇电子能谱仪。俄歇电子能谱仪不仅可以作为元素的组分分析仪器，还可以检测化学环境信息。咋很多的领域都得到了应用，比如基础物理，应用表面科学等等。 1.2俄歇效应 当一束具有一定能量的电子束（一次电子）射到固体表面的时候，原子对电子产生了弹性散射和非弹性散射。非弹性散射使得电子和原子之间发生了能量的转移，发出X-射线以及二次电子。这个时候如果在固体表面安装一个接受电子的探测器，就可以得到反射电子的数目（强度）按能量分布的电子能谱曲线。 图1 入射电子在固体中激发出的二次电子能谱 俄歇电子是指外壳层电子填补内壳层空穴所释放出来的能量激发了外壳层的另外一电子，并且使得它脱离原子核，逃逸出固体表面的电子，这个过程被俄歇发现，所以称为俄歇电子。

俄歇电子能谱原理及其应用.刘圣利。0907020047

俄歇电子 俄歇电子是由于原子中的中子被激发而产生的次级电子.处于激发态的原子可能发生两类过程.一类是内壳层空穴被外壳层电子所填充,由此释放出能量而产生X射线荧光.另一类是电子由外壳层落到内壳层,用所释放出来的能量打出一个其电离势更低的轨道电子（通常为价电子）.后一个过程称为俄歇过程,以发现此过程的法国科学家P.-V.俄歇命名.被打出来的电子称为俄歇电子.用光或电子轰击固体表面,都能产生俄歇效应. 俄歇电子具有特征性能量,其能量与释放俄歇电子的原子中的电子转移有关.俄歇电子的释放是释放特征性x射线的替代形式.俄歇电子能量E（A）可由下面式子得出： E(A)=E（1）-E（2）-E（3）, 其中,E（1）为具有内壳层空位的原子能量,E（2）为具有外壳层空缺的原子能量,而E（3）为俄歇电子的结合能. 3. 俄歇过程中的能量关系：俄歇电子激发时,内层存在一个空壳层,状态不同于基态原子.虽然俄歇过程十分复杂,涉及到2个电子,3个能级,但是该过程任只与元素种类有关,不同元素俄歇电子动能决定于元素种类和俄歇过程涉及的能级,因此俄歇电子动能仍是元素种类的特征函数.

俄歇电子能谱 俄歇电子的谱线即是俄歇电子能谱.俄歇电子能谱(AES、Auger)是一种利用高能电子束为激发源的表面分析技术.可以从俄歇电子能谱来分析物质的元素组成. 俄歇电子能谱的应用 一．AES分析区域受激原子发射出具有元素特征的俄歇电子 原理 入射电子束和物质作用,可以激发出原子的内层电子.外层 电子向内层跃迁过程中所释放的能量,可能以X光的形式放出, 即产生特征X射线,也可能又使核外另一电子激发成为自由电子,这种自由电子就是俄歇电子引.对于一个原子来说,激发态原子 在释放能量时只能进行一种发射：特征X射线或俄歇电子.原子序数大的元素,特征X射线的发射几率较大,原子序数小的元素,俄歇电子发射几率较大,当原子序数为33时,两种发射几率大致相等.因此,俄歇电子能谱适用于轻元素的分析. 如果电子束将某原子K层电子激发为自由电子,L层电子跃迁到K层,释放的能量又将L层的另一个电子激发为俄歇电子, 这个俄歇电子就称为KLL俄歇电子.同样,LMM俄歇电子是L层电

俄歇电子能谱简介

俄歇电子能谱简介 摘要：本文介绍了俄歇电子的产生、表示、俄歇电子的过程和能量、样品制备技术、以及俄歇电子能谱仪的应用。由此得出俄歇电子能谱仪在材料表面性质研究方面, 有着不可替代的作用。 关键词：俄歇电子；俄歇电子能谱仪；样品制备；应用 俄歇过程是法国科学家Pierre Auger首先发现的。1922年俄歇完成大学学习后加入物理化学实验室在其准备光电效应论文实验时首先发现这一现象，几个月后，于1923年他发表了对这一现象（其后以他的名字命名）的首次描述。30年后它被发展成一种研究原子和固体表面的有力工具。尽管从理论上仍然有许多工作要做，然而俄歇电子能谱现已被证明在许多领域是非常富有成果的，如基础物理（原子、分子、碰撞过程的研究）或基础和应用表面科学。 1.俄歇电子的产生 原子在载能粒子（电子、离子或中性粒子）或X射线的照射下，内层电子可能获得足够的能量而电离，并留下空穴（受激）。当外层电子跃入内层空位时，将释放多余的能量（退激）释放的方式可以是：发射X射线（辐射跃迁退激方式）；发射第三个电子─俄歇电子（俄歇跃迁退激方式）。如下图：

例如，原子中一个K层电子被入射光量子击出后，L层一个电子跃入K层填补空位，此时多余的能量不以辐射X光量子的方式放出，而是另一个L层电子获得能量跃出吸收体，这样的一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应，跃出的L层电子称为俄歇电子[1]。 在上述跃迁过程中一个电子能量的降低，伴随另一个电子能量的增高，这个跃迁过程就是俄歇效应。从上述过程可以看出，至少有两个能级和三个电子参与俄歇过程，所以氢原子和氦原子不能产生俄歇电子。同样孤立的锂原子因为最外层只有一个电子，也不能产生俄歇电子。但是在固体中价电子是共用的，所以在各种含锂化合物中也可以看到从锂发生的俄歇电子。俄歇电子的动能取决于元素的种类。 2.俄歇电子的表示 每一俄歇电子的发射都涉及3个电子能级，故常以三壳层符号并列表示俄歇跃迁和俄歇电子。如KL1L1，L1M1M1，L2, 3VV，如下图： 3.俄歇过程和俄歇电子能量 WXY跃迁产生的俄歇电子的动能可近似地用经验公式估算，即：E WXY=E W—E X —E Y,如下图（WXY俄歇过程示意图）：

第19章俄歇电子能谱分析

第19章俄歇电子能谱分析 19.1引言 俄歇电子的发现可以追溯到1925年，1953年开始研究俄歇电子能谱，直到1967采用了微分方式，才开始出现了商业化的俄歇电子能谱仪，并发展成为一种研究固体表面成分的分析技术。由俄歇电子的信号非常弱，二次电子的背景又很高，再加上积分谱的俄歇峰又比较宽，其信号基本被二次电子的背底所掩盖。 因此，刚开始商业化的俄歇电子能谱仪均采用锁相放大器，记录微分信号。该技术可以大大提高俄歇电子能谱的信背比。随着电子技术和计算机技术的发展，现在的俄歇电子能谱已不再采用锁相模拟微分技术，直接采用计算机采集积分谱，然后再通过扣背底或数字微分的方法提高俄歇电子能谱的信背比。扫描俄歇电子微探针谱仪也发展到可以进行样品表面扫描分析，大大增加了微区分析能力。 与X射线光电子能谱（XPS）一样，俄歇电子能谱（AES）也可以分析除氢氦以外的所有元素。现已发展成为表面元素定性、半定量分析、元素深度分布分析和微区分析的重要手段。三十多年的来，俄歇电子能谱无论在理论上和实验技术上都已获得了长足的发展。俄歇电子能谱的应用领域已不再局限于传统的金属和合金，而扩展到现代迅猛发展的纳米薄膜技术和微电子技术，并大力推动了这些新兴学科的发展。目前AES分析技术已发展成为一种最主要的表面分析工具。 在俄歇电子能谱仪的技术方面也取得了巨大的进展。在真空系统方面已淘汰了会产生油污染的油扩散泵系统，而采用基本无有机物污染的分子泵和离子泵系统，分析室的极限真空也从10-8Pa提高到10-9Pa量级。在电子束激发源方面，已完全淘汰了钨灯丝，发展到使用六硼化铼灯丝和肖特基场发射电子源，使得电子束的亮度，能量分辨率和空间分辨率都有了大幅度的提高。现在电子束的最小束斑直径可以达到20nm，使得AES的微区分析能力和图象分辨率都得到了很大的提高。 AES具有很高的表面灵敏度，其检测极限约为10-3原子单层，其采样深度为1～2nm，比XPS还要浅。更适合于表面元素定性和定量分析，同样也可以应用于表面元素化学价态的研究。配合离子束剥离技术，AES还具有很强的深度分析和界面分析能力。其深度分析的速度比XPS的要快得多，深度分析的深度分辨率也比XPS的深度分析高得多。常用来进行薄膜材料的深度剖析和界面分析。此外，AES还可以用来进行微区分析，且由于电子束束斑非常小，具有很高的空间分别率。可以进行扫描和微区上进行元素的选点分析，线扫描分析和面分布分析。因此，AES方法在材料，机械，微电子等领域具有广泛的应用，尤其是纳米薄膜材料领域。 19.2 方法原理 俄歇电子能谱的原理比较复杂，涉及到原子轨道上三个电子的跃迁过程。当

俄歇电子能谱仪(AES)分析方法介绍

俄歇电子能谱仪（AES）分析方法介绍 1.俄歇电子能谱仪（AES） 俄歇电子能谱仪（Auger Electron Spectroscopy，AES），作为一种最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，最小可达到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。它可以用于许多领域，如半导体技术、冶金、催化、矿物加工和晶体生长等方面。 2.俄歇电子能谱仪（AES）工作原理 (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。

3.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（表面最小6nm，深度最小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最薄0.5nm薄膜的膜厚。 4.案例分析 案例背景：样品为客户端送检LED碎片，客户端反映LED碎片上Pad表面存在污染物，要求分析污染物的类型。 失效样品确认：将LED碎片放在金相显微镜下观察，寻找被污染的Pad，通过观察，发现Pad表面较多小黑点，黑点直径3μm左右，考虑分析区域大小后选择分析区域最小AES进行分析，能准确分析污染物位置。

俄歇电子能谱分析

俄歇电子能谱分析 一、俄歇电子能谱分析的概况 与X射线光电子能谱（XPS）一样，俄歇电子能谱（AES）也可以分析除氢氦以外的所有元素，现已发展成为表面元素定性、半定量分析、元素深度分布分析和微区分析的重要手段。三十多年的来，俄歇电子能谱无论在理论上和实验技术上都已获得了长足的发展。俄歇电子能谱的应用领域已不再局限于传统的金属和合金，而扩展到现代迅猛发展的纳米薄膜技术和微电子技术，并大力推动了这些新兴学科的发展。目前AES分析技术已发展成为一种最主要的表面分析工具。在俄歇电子能谱仪的技术方面也取得了巨大的进展。在真空系统方面已淘汰了会产生油污染的油扩散泵系统，而采用基本无有机物污染的分子泵和离子泵系统，分析室的极限真空也从10-8Pa提高到10-9Pa量级。在电子束激发源方面，已完全淘汰了钨灯丝，发展到使用六硼化铼灯丝和肖特基场发射电子源，使得电子束的亮度，能量分辨率和空间分辨率都有了大幅度的提高。现在电子束的最小束斑直径可以达到20nm，使得AES的微区分析能力和图象分辨率都得到了很大的提高。AES具有很高的表面灵敏度，其检测极限约为10-3原子单层，其采样深度为1～2nm，比XPS还要浅。更适合于表面元素定性和定量分析，同样也可以应用于表面元素化学价态的研究。配合离子束剥离技术，AES还具有很强的深度分析和界面分析能力。其深度分析的速度比XPS的要快得多，深度分析的深度分辨率也比XPS的深度分析高得多。常用来进行薄膜材料的深度剖析和界面分析。此外，AES 还可以用来进行微区分析，且由于电子束束斑非常小，具有很高的空间分别率。可以进行扫描和微区上进行元素的选点分析，线扫描分析和面分布分析。因此AES方法在材料、机械、微电子等领域具有广泛应用，尤其是纳米薄膜材料领域。 二、基本原理 俄歇电子能谱的原理比较复杂，涉及到原子轨道上三个电子的跃迁过程。当X射线或电子束激发出原子内层电子后，在原子的内层轨道上产生一个空穴，形成了激发态正离子。在这激发态离子的退激发过程中，外层轨道的电子可以向该空穴跃迁并释放出能量，而这种释放出的能量又激发了同一轨道层或更外层轨道的电子被电离，并逃离样品表面，这种出射电子就是俄歇电子。其俄歇跃迁过程