即 WiWpYq ( p >i ) 超C-K跃迁：
两终态都与初态空位处于同一主壳层内 即WiWpWq( p >i，q>i )
C-K跃迁速度带来能量的分散，使谱线展宽。
2. 俄歇电子能量
EABC = EA(Z) - EB(Z) - EC(Z)
U: 3-4
(2) 俄歇跃迁几率 PR：X射线辐射几率 PA：俄歇电子跃迁几率 PR ＋PA ＝ 1
荧光几率与俄歇几率 (初态在K层)
对于Z≤15，采用K系列荧光几率很小
荧光产额与束缚能 △ 荧光几率随束缚能的增大而增大，而束缚能随 壳层由内向外逐渐减小－－ 依次采用K、L、M系列荧光几率可保持较小数 △ 对于同一壳层上的束缚能随原子序数增加而增加 －－对轻元素分析特别灵敏。
的Auger电子从样品表面发射。从Auger电子可以得到
如下信息：
发射的Auger电子能量
确定元素种类
Auger电子数量
元素含量
＋电子束聚焦、偏转和扫描
元素面分布
＋离子束溅射刻蚀
元素深度分布
AES是一种重要的材料成分分析技术。其最大特点是： Δ 信息来自表面 （3 - 30Å） Δ 具有微区分析能力（横向与深度分辨率好） Δ 定量分析较好
二、基础知识
1 . 俄歇效应 (1925年， 法国人 P. Auger) 用某种方法使原子内层电子(如K层)电离出去，内
层出现空位。电离原子去激发可采用如下两种形式：
Δ 辐射跃迁:
一外层电子填充空位后，发射出特征X射线 (例L3上电子填充K能级上空位，发出X射线Kα1)
Δ 无辐射过程(即Auger过程)： 一外层电子填充空位，使 另一个电子脱离原子发
射 出去 (例L1上电子填充K能级空位，同时L3上的电 子发射出去， 称KL1L3俄歇跃迁)。
特点： Δ 第二个电子在弛豫过程中释放的能量，须大于或 至少等于第三个电子的束缚能。 Δ 终态为二重电离状态。 Δ H和He只有一个K壳层，最多只有2个电子，无法 产 生Auger跃迁。
C-K跃迁 (Coster-Kronig跃迁)： 终态空位之一与初态空位处于同一主壳层内
EA、EB、EC分别为A、B、C能级上电子的结 合能，是原子序数为Z的元素的函数，是该种元素 原子所特有的，因此EABC也是该种元素特有的。
修正： EABC = EA(Z) - 1/2[EB(Z) + EB(Z+1)] - 1/2[EC(Z) + EC(Z+1)]
相邻原子序数 该能级的能量
特点： Δ一种原子可能产生几组不
假设:在俄歇电子逸出深度范围内Ep和Ip保持不变。 所考虑i元素单位体积原子数ni在此区域内为常数。
物理意义：积分号内(Ip ni QW PWXY T dz)是距表面z处， dz深度范围内，处于能量分析器接收角度范围内的俄歇 电子，再乘以e-z/λcosθ就是能量无损地输运到表面的部 分，z/cosθ表示输运距离。
(5) 俄歇电流表达式 IA = ∫o∞Ip ni QW PWXY T e-z/λcosθ dz
当能量为Ep，束流为Ip的一次电子束垂直入射样 品 表面，假设能量分析器只接收出射方向为与表面法线 夹角从θ-Δθ/2到θ+Δθ/2(Δθ为一小量)的俄歇 电子(这样的电子处于Ω立体角内)
俄歇电子辐射方向各向同性，能量分析器所接收的 俄歇电子占各方向总数的Ω/4π,近似等于能量分析器 的传输率T。
同能级组合的俄歇跃迁， 因而可以有若干不同特 征能量的俄歇电子。 Δ可能出现的俄歇跃迁数随 原子序数增大(壳层数增 多)而迅速增加。 Δ 俄歇电子的能量大多在502000eV (不随入射电子能量改变) Δ主峰
通过实验和计算得到He以后所有元素的各组基本俄歇跃迁的特征能量。
3．俄歇电流 俄歇电流的大小，即俄歇峰所包含的电子数，
选取适合系列，退激发过程可认为仅有俄歇过程。
(3) 俄歇电子逸出深度 俄歇电子的逸出深度在小于或等于其在固体中的平均自由程
时，才能得到有价值的俄歇信息。 N = N0e-z/λ
λ：非弹性散射平均自由程－逸出深度 z：垂直于表面，指向外部
平均逸出深度与俄歇电子能量（对纯元素与元素种类关系不大）
2000eV，
在高能段 λ∝ E0.7 当俄歇电子能量为 0-
逸出深度为3－30Å， 平均逸出深度 10Å。
(4) 背向散射电子激发的俄歇发射 当背向散射电子能量≥EA，亦能使原子激发，
产生俄歇过程。 激发俄歇电子的总电流：
I = (1+r) Ip Ip：入射束流 r：背向散射二次发射系数
背向散射电子的作用，将使俄歇信息强度增加百 分之几， 这一量值随U的增大而增大，随原子序数增加而增加。
俄歇电子能谱
三种最基本的表面分析方法
名称 俄歇电子能谱
一次束
AES 电子
检测粒子 俄歇电子
特点
EABC＝EA-EB-EC 定量较好
高 缺点
分辨率高 轻元素不能分析
X射线光电子能谱 二次离子质谱
XPS X射线
SIMS 离子
光电子
二次离子
Ek＝hν-Eb
m/e
带有化学位移信息 检测灵敏度
表面损伤小 分辨差
（X射线不易聚焦）
ppb 表面损伤 定量困难
共同点：元素种类分析（成分分析、痕量分析）、表面分析
俄歇电子能谱
(Auger Electron Spectroscopy 简称AES)
一、简介 二、基本原理
三、定性及定量分析方法 四、俄歇谱仪介绍 五、主要应用
一般仪器原理示意图
一、简介
当电子束照射到样品表面时，将有带着该样品特征
表示所含元素原子的多少。
俄歇电子从固体表面的发射过程： △ 产生内层电离的原子－电子碰撞电离截面 △ 俄歇跃迁过程－俄歇跃迁几率 △ 俄歇电子从产生处输运到表面，从固体表面
逸出－逸出深度
(1) 电子碰撞电离截面 QA 入射电子与原子相互作用时，内层能级A上产生空位的几率。
设 U = Ep / EA
Ep: 入射电子能量 EA：内层能级束缚能
通过理论计算及实验测定，得到如下公式： QA =αEA-2(lnU/U) [Å2]
可见： △ U必须 >1 即Ep > EA △ 曲线有最大值，当 U ≈2.7 时 (Ep为EA的2.7倍) △ 电离截面取决于束缚能
实验数值： 内层束缚能：1keV
入射电子能量：3-5keV