1 Spektroskopiya turlari

Burger effekti

OESga asoslangan ta'sirni 1925 yilda frantsuz fizigi P. Oger kashf etgan (shu sababli usul nomi). Uning mohiyati quyidagicha.

Buger jarayonini ikki bosqichga bo'lish mumkin. Birinchisi, ichki qobiqlardan birida bo'sh joy paydo bo'lishi bilan tashqi nurlanish (rentgen nurlari, tezkor elektronlar, ionlar) bilan atomning ionlashtirilishi. Atomning bu holati beqaror va ikkinchi bosqichda vakansiya atomning yuqori energiya darajalaridan birining elektroni bilan to'ldiriladi.
Bu holda chiqarilgan energiya xarakterli rentgen nurlanishining kvanti shaklida chiqarilishi mumkin, ammo natijada atomdan qochib chiqadigan uchinchi atom elektroniga o'tishi mumkin, ya'ni Buger effekti kuzatiladi.
Shakl. 1-rasmda elektronlar qisman yoki to'liq egallagan uchta elektron sathni o'z ichiga olgan atomning elektron tuzilishining bir qismi ko'rsatilgan (1-rasmda ular K, L1, L2 deb belgilangan). Agar atom tezlashtirilgan elektronlar tomonidan bombardimon qilingan bo'lsa, uning energiyasi K darajasining ionlash potentsialidan yuqori bo'lsa, unda bu darajadagi ionlanish ehtimoli mavjud bo'lib, natijada unda bo'sh joy paydo bo'ladi (tomonidan ko'rsatilgan yorug'lik doirasi). Bu holat energetik jihatdan atom uchun noqulay, shuning uchun bir muncha vaqt o'tgach, bo'sh joy elektronning L1 yuqori darajasidan o'tishi sababli to'ldiriladi (o'tish 1-o'q bilan ko'rsatiladi).Bu holda K va L1 darajalaridagi elektronning bog'lanish energiyasining farqiga teng bo'lgan energiya chiqariladi. Kelajakda jarayon ikki yo'l bilan davom etishi mumkin: yoki rentgen fotoni chiqariladi yoki bu energiya radiatsion usulisiz, masalan, L2 darajasida joylashgan boshqa elektronga uzatiladi. Agar bu energiya etarli bo'lsa, L2 darajasining ionlashishi sodir bo'ladi, natijada elektron chiqadi (1-rasmdagi 2-o'q). Ikkinchi imkoniyatni amalga oshirish Buger jarayonining o'zi bo'lib, chiqarilgan elektron Buger elektroni deb ataladi.
Ma'lum bo'lishicha, bunday elektronning energiyasini o'lchash orqali davriy jadvalning qaysi elementi elektron nurida otilgan atomlarga mos kelishini aniqlash mumkin. Ushbu imkoniyat Auger elektronlarining energiyasi bombardimon qiluvchi elektronlarning energiyasiga bog'liq emasligi, faqat ma'lum bo'lgan atomlarning elektron tuzilishi bilan belgilanishi bilan izohlanadi.

1-RASM. Atomda Auger jarayonining sxematik tasviri.
Chiqayotgan elektronlarning kinetik energiyasi Ek tashqi nurlanish zarralari energiyasiga bog'liq emas. Ek qiymatlari ma'lum bir kimyoviy element atomlari uchun xarakterlidir va atomning qo'zg'aladigan holatlari energiyalari orasidagi farqga teng:

Ek = E1-E2-E3,

bu erda E1 - ichki qobig'ida bo'sh joy bo'lgan ionlangan atomning energiyasi;

E2 - bo'shliqni atomning elektronlaridan biriga to'ldirgandan keyin atomning energiyasi;
E3 - yakka ionlashtirilgan atomdan Auger elektronlari chiqishi uchun chegara energiyasi.
Turli xil atomlar va ulardagi har xil kvant o'tish uchun Ek qiymatlari 50 dan 3000 ev gacha oralig'ida.
Agar biz Auger jarayonini odatdagi tarzda unda qatnashadigan darajalar ketma-ketligi KL1L2 orqali belgilasak, u holda birinchi yaqinlashishda Euger elektronlarining energiyasi E (KL1L2) formula bilan aniqlanadi

E (KL₁ L2) = E (K) - E (L1) - E (L2) (1)

bu erda E (K), E (L1) va E (L2) K, L1, L2 darajalaridagi elektronlarning bog'lanish energiyasidir.
Keyinchalik jiddiy yondashuvda Auger elektronlari energiyasi uchun E tuzatish kiritiladi, bu esa Auger jarayonidan keyin atomda ikkita teshik hosil bo'lishi bilan bog'liq. E ni aniqlashning turli usullari mavjud. Eng sodda - bu atom raqamidan yuqori bo'lgan qo'shni element uchun ma'lumotlardan foydalangan holda teshiklarning mavjudligini hisobga olish usuli. Keyinchalik, umumiy holatda, z tartibli raqamli atomda sodir bo'lgan har qanday ABC jarayoni uchun biz yozishimiz mumkin
Ez (ABC) = E (A) z-E (B) z-E (C) z + 1 (2)

bu erda A, B va C, avvalgidek, jarayonga jalb qilingan darajalar.

Qattiq jismlarda ikkita teshikning mavjudligi zaryadlarning qayta taqsimlanishiga olib keladi va natijada qutblanish ajralib chiqadigan elektronlarning energiyasini erkin atomlarga nisbatan oshiradi. Ba'zi hollarda bu siljish 10-20 evrogacha yetishi mumkin.
Auger jarayonida har xil atom qobig'ining elektronlari har xil ehtimollik bilan qatnashishi mumkin, shuning uchun atomdan chiqadigan Auger elektronlarining energiya spektri (Auger spektri) bir necha o'nga qadar ustma-ust keladigan chiziqlarni o'z ichiga oladi.
Auger effekti nafaqat ajratilgan atomlarda, balki molekulalarda ham (Auger chiziqlari soni sezilarli darajada ko'payadi), shuningdek qattiq moddalarda ham bo'ladi. Ikkinchi holda, ichki energiya sathlari orasidagi o'tish bilan birga, valentlik diapazonida elektronlar ishtirokida o'tishlar kuzatiladi va bandning kengligi va undagi holatlarning zichligi Oger chiziqlari shakliga ta'sir qiladi. Energiya tuzilishini o'rganish va moddaning kimyoviy tahlilini amalga oshirish Auger spektroskopiyasining mavzusi.
Auger o'tishlarini belgilash uchun quyidagi qoidadan foydalaniladi: agar asosiy bo'shliq elektron K qatlamida bo'lsa, uni to'ldirish elektronni L qatlamidan o'tkazish yo'li bilan sodir bo'ldi va energiya M- elektroniga o'tkazildi. qatlam bo'lsa, u holda Auger elektroni KLM-elektron deb ataladi (shuningdek, mos keladigan o'tishni ham, spektrdagi Auger chizig'ini ham bildiradi). Valentlik diapazonida elektronlar ishtirok etgan o'tishlar V harfi bilan belgilanadi (masalan, LVV o'tish).
Auger effektining alohida holati deb vakansiya bir xil elektron qatlamining elektroni (ya'ni asosiy kvant raqami bir xil bo'lgan elektron) bilan to'ldirilishi jarayoni tushuniladi. Bunday o'tishlar (masalan, L1L2M) Koster-Kronig o'tishlari deb ataladi.
Yadro fizikasida energiya atom elektronlaridan biriga o'tkazilganda Auger effektiga o'xshash ta'sir ichki konversiya deyiladi. Auger elektronlaridan (50 - 3000 eV) farqli o'laroq, konversion elektronlarning kinetik energiyasi bir necha MeV ga teng.

2.Oje elektronlarining chuqur rentabelligi

OESning boshqa ko'plab usullar bilan taqqoslaganda asosiy ustunligi - bu tahlilning juda sayozligi, bu xatti-harakatni o'rganish uchun mos keladi. O'z navbatida, chuqur tahlillar smysl neuprugiks ta'sirida qattiq jismdagi elektronlarning uzoq erkin yurishi bilan aniqlanadi. Albatta, nega shunday. Agar qattiq jismdan paydo bo'lgan Auger elektroni sirtga siljish paytida bitta issiq elastik bo'lmagan ta'sir o'tkazsa (masalan, u atomni ionlashtirsa), u o'z energiyasining bir qismini yo'qotadi va bo'lmaydi "
Ya'ni o'rtacha erkin yo'ldan kattaroq chuqurlikda tug'ilgan Auger elektronlari ma'lum turdagi atomlarning joylashuvi to'g'risida ma'lumotga ega bo'lmaydi. O'rtacha erkin yo'l ko'p jihatdan harakatlanish tezligiga va natijada elektronlarning energiyasiga bog'liq. Odatda, energiyasi bir necha o'nlab elektron voltdan bir necha keV gacha bo'lgan Auger elektronlari tekshiriladi. Barcha materiallarda bunday elektronlarning o'rtacha erkin yo'li (va natijada, tahlil chuqurligi) 2-3 nm dan oshmaydi, ya'ni qattiq jismning kristalli panjarasi davri bilan taqqoslanadigan qiymat. Shu bilan birga, ma'lumotlarning sher ulushi 0,5-1,0 nm chuqurlikdan kelib chiqadi, bu esa OESni sirt tadqiqotlari uchun noyob uslubga aylantiradi.