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扫描电子显微镜(SEM)

Scanning Electron Microscopy, 1932

用电子束扫描样品表面,产生二次电子

绝缘体样品需要镀金

SEM 景深很大(因为电子束是汇聚的),适合看表面形貌

俄歇电子能谱(AES)

Auger Electron Spectroscopy

俄歇电子

\(E_3\) 的电子被打空,\(E_2\) 的电子跃迁到 \(E_3\) 能级,释放出的能量把 \(E_1\) 的电子打飞了

AES 电子产额:原子序数太小,没有足够的能级;原子序数太大,能级太密集,跳来跳去

由于 AES 对入射源要求不高(俄歇电子能量只和能级差有关,能激发出来就行了),所以也可以用电子束激发。用电子方便啊!

电子束的本底噪声太大了,和俄歇电子混在一起 \(\implies\) 使用锁相放大器(Lock-in Amplifier)来提取信号

信电的老本行:通信原理,从混频中提取信号

\[I = \int \cos \omega_0 t \cdot \cos \omega t \, dt\]

Raw AES

俄歇电子出射的原始信号不太明显,所以求导:

对信号求导

只要取一个清晰的位置当作峰即可。

Fe的俄歇电子能谱(指纹)

由于俄歇涉及三个能级,所以分析得很精准是不太可能的。但是由于每个元素都有独特的俄歇电子能级结构,因此可以作为成分分析的依据(指纹)

俄歇电子用于 XPS 的校准

俄歇的电子的出射动能是与入射源无关的,但是 XPS 的电子出射动能与入射光子能量有关。

不同光源,导致在 XPS 谱图中的俄歇峰位置不同。

扫描俄歇电子显微镜(SAM)

  • 微区激发
  • 微区采集

SAM 属于微区激发(因为电子束是聚焦的),不过由于高能电子有扩散效应,激发区域通常不会小于 1 \(\mathrm{\mu m}\). 而且如果长时间扫同一个区域,会把样品烧坏!

虽然 1 \(\mathrm{\mu m}\) 的分辨率现在已经看不上眼了,但在当时已经是非常了不起了!现在已经不怎么用俄歇了,但是俄歇现象会作为干扰存在,需要知道原理

当年的革命性技术,已经沦落到作为干扰存在了...

光电子显微镜(PEEM)

紫外线是很难聚焦的,不然光刻机早就做出来了。既然微区激发已经没戏了,那么就只能微区采集了。