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Seite: Fachinfo / Grundlagen / AUGER

Auger-Elektronen-Spektrometrie AES

 

Die Probenoberfläche wird mit energiereichen Elektronen (einige keV) beschossen. Diese Elektronen treten mit den Hüllen-Elektronen der Atome in den obersten Monolagen der Probe in Wechselwirkung, wodurch viele unterschiedliche Prozesse ausgelöst werden können.

 

Einer dieser (mehrstufigen) Prozesse hat die Emission der (nach ihrem Entdecker benannten) Auger- Elektronen zur Folge. Die Energie dieser Auger-Elektronen ist charakteristisch für das Atom, aus dem sie emittiert wurden. Separiert man die Elektronen mit einem Energie- Spektrometer und mißt ihre Anzahl bei den jeweiligen Energien, so liefert jeweils die Energie die Atomart und die Anzahl ein Maß für die Konzentration, mit der die Atomart in den obersten Probenlagen vertreten ist.

 

Man erhält also:

 Art der Elemente (vom Beryllium an aufwärts) in den obersten Atomlagen Konzentration der Elemente Die Nachweisempfindlichkeit ist im einzelnen elementabhängig. Sie liegt für die leichten Elemente etwa bei 0,1 % und nimmt mit der Ordnungszahl, also zu schweren Elementen hin kontinuierlich ab (einige %).

 

Die Austrittstiefe für Augerelektronen variiert über den Elementbereich. Im Mittel kann man eine Informationstiefe von etwa 2-3 Nanometer zugrundelegen. Die örtliche Auflösung hängt vom Durchmesser des Primärelektronenstrahles ab und ist daher ein Geräte-spezifischer Parameter. Üblich sind Strahldurchmessern von einigen 10 Mikrometern bis herunter zu einigen Nanometern bei hochauflösenden Geräten.

 

Beschießt man die Probe zusätzlich (gleichzeitig mit der AES-Analyse oder in Meß-Intervallen) mit Ionen, wendet also Schichtabtragung durch Sputtering an, so werden nach und nach tiefere Schichten der Probe freigelegt und damit durch Sputtering ganze Schichtsysteme bis etwa 1 Mikrometer Dicke der AES-Analyse zugänglich.

 

AES eignet sich für Analysen an Oberflächen, sehr dünnen Schichten, Systemen aus dünnen Schichten, wenn die Anforderungen an die räumliche Auflösung relativ hoch sind. In vielen Fällen ist AES eine hilfreiche Ergänzung zu SIMS, in manchen Fällen auch zu EDX (wenn auch leichte Elemente, z.B. Sauerstoff, eine wichtige Rolle spielen), v.a. an Querschliffproben.

Abbildung: Typisches AES-Spektrum einer metallischen Probe

 

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