AES-analyysi

Mikä on Auger-ilmiö?

Auger-ilmiö syntyy, kun ydinelektroni poistetaan atomin matalaenergiseltä orbitaalilta, yleensä aiheuttamalla törmäys toisen elektronin kanssa. Tällöin atomi muuttuu epävakaaksi ja vaaditaan toinen elektroni täyttämään muodostunut vapaatila matalaenergiseltä orbitaalilta. Tällöin vapaaseen tilaan putoaa elektroni korkeamman energian orbitaalilta muodostaen uuden ydinelektronin. Jotta tämä on mahdollista, on korkeaenergisen elektronin ylimääräinen energia ensin vapautettava. Useimmissa tapauksissa tämä ylimääräinen energia vapautuu fotonina, kuten röntgensäteenä, joka säteilee atomista. Auger-ilmiössä ylimääräisen energian siirtää toinen elektroni, joka vapauttaa energiaylimäärän kineettisenä energiana, irroten samalla koko atomista. Elektronia, joka vapautuu atomista tällä tavalla, kutsutaan Auger-elektroniksi.

Mitä on Auger-elektronispektroskopia?

AES on tekniikka, joka hyödyntää Auger-ilmiötä tiedon keräämiseen eri materiaalien pinnoilta. Kun Auger-elektroni vapautuu, sillä on tietty määrä kineettistä energiaa, joka riippuu atomista, sekä sen hapetustilasta, josta Auger-elektroni on peräisin. Siksi vapautuvien elektronien ja niiden energian perusteella on mahdollista kerätä tietoa näytteen atomeista ja rakentaa kuva näytteen pinnasta.

Mihin AES:aa käytetään?

AES:aa käytetään yleisesti materiaalin pinnan alkuainekoostumuksen selvittämiseen. Kun AES:n yhdistää nopeasti liikkuvaan säteeseen, voidaan sillä kuvata näytteen pintaa. Tämän avulla saadaan digitaalinen kuva, jonka avulla voidaan tarkastella itse pintaa hyvin pienessä mittakaavassa. Sitä voidaan käyttää myös näytteen syvyyden mittaamiseen sekä alkuaineiden ja niiden hapetuslukujen tunnistamiseen eri syvyyksissä näytteen pinnan alla. Tämä tekee AES:sta erittäin monipuolisen tekniikan erityyppisten tietojen keräämiseen suhteellisen lyhyessä ajassa.

Mitkä ovat AES:n rajoitteet?

Koska AES käyttää elektronisädettä pinnan tutkimiseen, toimii se vain johteiden ja puolijohteiden analysoinnissa, koska niillä on kyky siirtää elektroneja materiaalin läpi helposti. Siksi se ei yleensä sovellu eristemateriaalien analysointiin, joille joku toinen analyysitekniikka on parempi vaihtoehto. Eristenäytteitä voidaan valmistella johtavalla pinnoitteella, joka mahdollistaa niiden analysoinnin. Tämä toki tuo mukanaan lisävalmisteluvaiheita näytteen esikäsitelyyn.

Anturin nopeus vaikuttaa AES-kuvan resoluutioon; mitä nopeammin pintaa tutkitaan, sitä pienempi resoluutio on saavutettavissa. Resoluutiota voidaan parantaa pidemmillä skannausjaksoilla. Tällöin tarvittava aika vaadittujen tietojen tallentamiseen hyväksyttävällä laadulla vaihtelee tapauskohtaisesti. Itse elektronisäde voi olla tuhoisa tietyille näytteille. Tämä tarkoittaa, että ihannetapauksessa näytteen on kestettävä elektronien pommitukset, jotta voidaan saada tarkkaa tietoa ja näytemateriaaliin syntyvät vauriot olisivat mahdollisimman pieniä.

AES vs XPS - Miten menetelmät eroavat toisistaan ja miten valita näiden kahden välillä

Sekä AES- että röntgenfotoelektronispektroskopia (XPS) perustuvat atomin sisältä sinkoutuneen elektronin havaitsemiseen. Tärkein ero on kuitenkin se, että kun AES:ssä elektroni poistetaan ampumalla elektronisäde kohdeatomeihin, XPS:ssä käytetään röntgensäteitä elektronien virittämiseen ja poistamiseen. Tämä tekee niistä pitkälti samanlaisia ​​​​tekniikoita, jotka sopivat kuitenkin hieman erityyppisille näytteille.

XPS pystyy analysoimaan materiaaleja, jotka eivät johda sähkövarauksia, mihin AES vuorostaan ei pysty. Tämä tekee XPS:ta paremman valinnan esimerkiksi eristeiden, tiettyjen orgaanisten materiaalien ja joidenkin polymeeristen materiaalien analysointiin. AES pystyy yleensä tarjoamaan korkeamman herkkyyden kuin XPS, koska elektronisäde on helpompi kohdistaa kuin röntgensäteet. Siksi sitä voidaan käyttää näytteen tarkempien alueiden tutkimiseen, ja se tarjoaa laadukkaamman pinnankartoituksen edellyttäen, että kyseinen materiaali on sähkönjohtokykyinen.

Soveltuvat näytteet ja niiden esivalmistelu

AES:a voidaan yleensä käyttää kiinteiden materiaalinäytteiden kanssa ilman erityistä valmistelua tai hyvin vähäisellä valmistelulla. Koska mittaus suoritetaan yleensä tyhjiössä, näytteen on oltava tyhjiön kestävässä tilassa. Joillekin eristeille on mahdollista suorittaa AES levittämällä ensin johtava pinnoite, joka vähentää elektronisäteen varauksen muodostumista. Joka tapauksessa näytteen puhtaus ja näytteen tasaisuus edesauttaa mahdollisimman laadukkaan datan hankkimista.

Tarvitsetko AES-analyysin?

Me Measurlabsilla tarjoamme laadukkaita AES-analyysejä kilpailukykyiseen hintaan. Asiantuntijamme ovat myös aina valmiita auttamaan jos sinulla on kysymyksiä näytteisiisi tai niiden soveltuvuuteen liittyen. Ota meihin yhteyttä alla olevan lomakkeen kautta tai sähköpostitse info@measurlabs.com.