1、教案 第十二周 , 3学时 教学内容 ： 第九章 表面成分分析第十章 电子显微技术的新进展 教学目标 ： 了解俄歇电子能谱分析和原子探针显微分析，熟悉电子显微技术的最新进展并能够进行现代显微分析方法的选择。 重点 ： 现代显微分析方法的选择 难点 ： 俄歇电子能谱分析 方法 ： 讲授、讨论、实例 准备 ： 多媒体 过程 ： 后附课件材料近代分析测试方法第九章 材料表面分析技术9.1 俄歇电子能谱分析9.2 X射线光电子能谱分析9.2 原子探针显微分析概 述 表面科学的主要发展始于 20世纪 60年代，它的两个最主要的条件是： 超高真空技术 的发展 各种表面灵敏的 分析技术 不断出现 表面分析技
2、术的发展与材料科学的发展密切相关，它们相互促进： 八十年代， 扫描探针显微镜 （ SPM)的出现使（材料）表面科学的研究发生了一个飞跃； LEED所用的 LaB6灯丝， STM中用来防振荡的氟化橡胶（ Viton)， AFM所用的探针等都是材料科学发展的新产物。“ 表面 ” 的概念 过去，人们认为固体的表面和体内是完全相同的，以为研究它的整体性质就可以知道它的表面性质，但是，许多实验证明这种看法是错误的。 关于 “表面 ”的概念也有一个发展过程，过去将1mm 厚度看成 “表面 ”，而现在已把 1um 或几个原子层厚度称为 “表面 ”，更厚一点则称为 “表层 ”。表面分析方法的特点 用一 束 “
3、粒子 ”或某种手段作为 探针 来探测样品表面，探针可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波（机械力），在探针作用下，从样品表面 发射或散射粒子或波 ，它们可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波。检测这些发射粒子的 能量、动量、荷质比、束流强度 等特征，或波的频率、方向、强度、偏振等情况，就可获得有关 表面的信息 。探 测粒子发 射粒子 分析方法名称 简 称 主要用途ee 低能 电 子衍射 LEED 结 构e 反射式高能 电 子衍射 RHEED 结 构e 俄歇 电 子能 谱 AES 成份e 扫 描俄歇探 针 SAM 微区 成份e 电 离 损 失 谱 ILS 成份 能
4、量弥散 X射 线谱 EDXS 成份e 俄歇 电 子出 现电势谱 AEAPS 成份 软 X射 线 出 现电势谱 SXAPS 成份e 消 隐电势谱 DAPS 成份e 电 子能量 损 失 谱 EELS 原子有 电 子 态I 电 子 诱导 脱附 ESD 吸收原子 态 及成份e 透射 电 子 显 微 镜 TEM 形貌e 扫 描 电 子 显 微 镜 SEM 形貌e 扫 描透射 电 子 显 微 镜 STEM 形貌探 测粒子发 射粒子分析方法名称 简 称 主要用途e X射 线 光 电 子 谱 XPS 成份e 紫外 线 光 电 子 谱 UPS 分子及固体的 电 子态e 同步 辐 射光 电 子谱SRPES 成份、
5、原子及 电 子态 红 外 吸收 谱 IR 原子 态 拉曼 散射 谱 RAMAN 原子 态 表面灵敏 扩 展 X射线 吸收 谱细 致 结构SEXAFS结 构 角 分辨光 电 子 谱 ARPES 原子及 电 子 态 、 结构I 光子 诱导 脱附 PSD 原子 态e 电子 光子 I 离子 表中仅列出了探测粒子为电子和光子的常用表面分析方法，此外还有离子、中性粒子、电场、热、声波等各种探测手段。这些方法各有其特点，而没有万能的方法，针对 具体情况 ，我们可以选择其中一种或综合多种方法来分析。 分析 表面结构和成分 的仪器和技术： 1）、俄歇电子能谱分析（ AES）； 2）、离子探针（ IMA）； 3）、场离子显微镜和原子探针（ FIM）； 4）、低能电子衍射（ LEED）。 9.1 俄歇电子能谱分析 9.1.1 原理和仪器结构 1、 俄歇电子的产生 它是以发现者皮埃尔 .俄歇命名的。 1）、定义：当样品原子的 内壳层电子 受入射电子的激发而留下 空位 时，外层较高能级的电子将自发地向低能级的内壳层空位 跃迁 ，跃迁时 多余的能量 将以 X光子形式 辐射 出来，或引起另一外层电子 电离 ，从而发射一个具有一定能量的 电子 ，称 俄歇电子 。上述两种释放能量的方式分别称 辐射跃迁 和 俄歇跃迁 。用 WX和 WA分别表示两种跃迁的几率，则有： WX+WA = 1
