俄歇跃迁及概率探究

原子发射一个KL2L2俄歇电子，其能量由下式给定，即

可见，俄歇跃迁涉及三个核外电子：普遍的情况应该是由于A壳层电子电离，B壳层电子向A壳层的空位跃迁，导致C壳层电子的发射。考虑到后一过程中A电子的电离将引起原子库仑电场的改组，使C壳层能级略有变化，可以看成原子处于失去一个电子的正离子状态，因而对于原子序数为Z的原子，电离以后C壳层由EC（Z）变为EC（Z+Δ），于是俄歇电子的特征能量应为

其中，Δ是一个修正量，数值在1/2～3/4之间，近似地可以取作1。这就是说，式中EC可以近似地被认为是比Z高1的那个元素原子中C壳层电子的结合能。

同样，以L或M层电子电离作为初始激发态时，也存在同样的情况。事实上，最常见的俄歇电子能量，总是相应于最有可能发生的跃迁过程，也即那些给出最强X射线谱线的电子跃迁过程。各种元素在不同跃迁过程中发射的俄歇电子的能量可由图5―7表示。显然，选用强度较高的俄歇电子进行检测，有助于提高分析的灵敏度。

图5―7　各种元素的俄歇电子能量(www.xing528.com)

图5―8　平均俄歇电子产额α―随原子序数的变化

大多数元素在50～1000eV能量范围内都有产额较高的俄歇电子，它们的有效激发体积取决于发射的深度和入射电子束的束斑直径dp。虽然俄歇电子的实际发射深度取决于入射电子的穿透能力，但真正能够保持其特征能量而逸出表面的俄歇电子却仅限于表层以下0.1～1nm的深度范围。这是因为大于这一深度处发射的俄歇电子，在到达表面以前将由于与样品原子的非弹性散射而被吸收，或者部分地损失能量而混同于大量二次电子信号的背景。0.1～1nm的深度只相当于表面几个原子层，这就是俄歇电子能谱仪作为有效的表面分析工具的依据。显然，在这样的浅表层内，入射电子束的侧向扩展几乎完全不存在，其空间分辨率直接与束斑尺寸dp相当。目前，利用细聚焦入射电子束的“俄歇探针仪”可以分析大约500nm的微区表面化学成分。