Φασματοσκοπία Φωτοηλεκτρονίων από ακτίνες-Χ (XPS)

Η φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων από ακτίνες-Χ είναι μία ευρέος γνωστή μέθοδος για την ανάλυση της επιφάνειας. Η ανάλυση γίνεται όταν η επιφάνεια του δείγματος ακτινοβοληθεί με μαλακές ακτίνες-Χ για τον ιονισμό ατόμων και την αποδέσμευση φωτοηλεκτρονίων από τον πυρήνα. Η κινητική ενέργεια των φωτοηλεκτρονίων διαφυγής περιορίζεται από το βάθος που μπορεί να προκύψει, δίνοντας στην τεχνική υψηλή ευαισθησία της επιφάνειας με περιορισμού του βάθους δειγματοληψίας στα μερικά νανόμετρα (~5 nm). Τα φωτοηλεκτρόνια συλλέγονται και αναλύονται από το όργανο δίνοντας το φάσμα της εκπεμπόμενης έντασης συναρτήσει της κινητικής ή της δεσμικής ενέργειας των ηλεκτρονίων. Δεδομένου ότι κάθε στοιχείο έχει ένα μοναδικό σύνολο δεσμικών ενεργειών, η τεχνική αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό των στοιχείων της επιφάνειας. Επίσης, οι περιοχές των κορυφών στην ονομαστική δεσμική ενέργεια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ποσοτικοποίηση των συγκέντρωση των εκάστοτε στοιχείων. Μικρές μεταβολές της δεσμικής ενέργειας (χημικές μετατοπίσεις) παρέχουν ισχυρά στοιχεία για τη χημική κατάσταση του δείγματος δίνοντας της δυνατότητας να γίνει χημική ανάλυση της επιφάνειας (μικρή εμβέλεια) χωρίς την καταστροφή του δείγματος.

Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης ηλεκτρονίων Auger (SAM/AES)

Δέσμη ηλεκτρονίων ενέργειας 3 - 20 keV προσπίπτει πάνω σε αγώγιμη επιφάνεια δείγματος. Η δέσμη των ηλεκτρονίων προκαλεί τη διέγερση των ηλεκτρονίων του πυρήνα των ατόμων με αποτέλεσμα τη δημιουργία φωτοηλεκτρονίων και οπών. Όταν λοιπόν δημιουργηθεί μία οπή, λόγω ότι βρίσκεται σε μη προτιμητέα ενεργειακή κατάσταση, γεμίζει από ένα ηλεκτρόνιο ηψηλότερης ενέργειας. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη μετάπτωση αυτή μπορεί να μετατραπεί σε ένα φωτόνιο (ακτίνες-Χ) ή να εκπεμθεί ένα ηλεκτρόνιο από την εξβτερική στοιβάλα του ατόμου. Το ηλεκτρόνιο αυτό ονομάζεται ηλεκτρόνιο Auger μετά τον Pierre Auger που ανακάλυψε αυτό το φαινόμενο. Η ενέργεια των ηλεκτρονίων Auger που συλλέγεται κατά τη διαδικασία της μέτρησης είναι χαρακτηριστική του στοιχείου που εκπέμπεται, και έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταυτοποίηση του στοιχείου. Το μέσω μήκος ελεύθερης διαδρομής των ανελαστικών σκεδάσεων (IMFP) των ηλεκτρονίων Auger στα στερεά εξασφαλίζει την επιφανειακή ευαισθησία αυτής της φασματοσκοπικής τεχνικής.

Η Ηλεκτρονική μικροσκοπία Σάρωσης ηλεκτρονίων Auger είναι ένας συνδυασμός των τεχνικών της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM) και της Φασματοσκοπίας Ηλεκτρονίων Auger (AES). Μια δέσμη ηλεκτρονίων σαρώνει την επιφάνεια όπου τα ηλεκτρόνια που εξαίρχονται από την επιφάνεια συλλέγονται και αναλύονται ενεργειακά την ανίχνευση κορυφών Auger. Η ένταση του κορυφών Auger ως μία συνάρτηση της θέσης της προσπίπτουσας δέσμης ηλεκτρονίων μας παρέχει τη δυνατότητα απεικόνισης (χωρικά) του στοιχείου στο οποίο αντιστοιχεί η κορυφή Auger. Το βάθος πληροφορίας της τεχνικής ανταποκρίνεται στο βάθος πληροφορίας που προσφέρει η Φασματοσκοπία Ηλεκτρονίων Auger που τυπικά σημαίνει τις πρώτες 2 ή 3 ατομικές στιβάδες της επιφάνειας.

* en.wikipedia.org/wiki/X-ray_photoelectron_spectroscopy  (Author: Bvcrist)