俄歇电子能谱仪的工作原理 俄歇电子能谱仪的应用

在扫描电子显微分析中，有哪几种成像方法？它们各自采用何种探测器

①背散射电子。背散射电于是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。背散射电子的产生范围深，由于背散射电子的产额随原子序数的增加而增加，所以，利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。②二次电子。二次电子是指被入射电子轰击出来的核外电子。二次电子来自表面50-500 的区域，能量为0-50 eV。它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。③吸收电子。入射电子进入样品后，经多次非弹性散射，能量损失殆尽（假定样品有足够厚度，没有透射电子产生），后被样品吸收。若在样品和地之间接入一个高灵敏度的电流表，就可以测得样品对地的信号。若把吸收电子信号作为调制图像的信号，则其衬度与二次电子像和背散射电子像的反是互补的。④透射电子。如果样品厚度小于入射电子的有效穿透深度，那么就会有相当数量的入射电子能够穿过薄样品而成为透射电子。样品下方检测到的透射电子信号中，除了有能量与入射电子相当的弹性散射电子外，还有各种不同能量损失的非弹性散射电子。其中有些待征能量损失E的非弹性散射电子和分析区域的成分有关，因此，可以用特征能量损失电子配合电子能量分析器来进行微区成分分析。⑤特征X射线。特征X射线是原子的内层电子受到激发以后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。如果用X射线探测器测到了样品微区中存在某一特征波长，就可以判定该微区中存在的相应元素。⑥俄歇电子。如果原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量E不以X射线的形式释放，而是用该能量将核外另一电子打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。俄歇电子是由试样表面极有限的几个原于层中发出的，这说明俄歇电子信号适用于表层化学成分分析。背散射电子，二次电子和透射电子，主要应用于扫描电镜和透射电镜，特征X射线可应用于能谱仪，电子探针等，俄歇电子可应用于俄歇电子能谱仪，吸收电子也可应用于扫描电镜，形成吸收电子像。

俄歇电子能谱仪的工作原理 俄歇电子能谱仪的应用

俄歇电子能谱的基本原理

测定俄歇电子的能量从而获得固体表面组成等信息的技术。处于激发态的原子可能发生两类过程（图1）。 一类是内壳层空穴被外壳层电子所填充,由此释放出能量而产生X射线荧光。另一类是电子由外壳层落到内壳层，用所释放出来的能量打出一个其电离势更低的轨道电子（通常为价电子）。后一个过程称为俄歇过程,以发现此过程的法国科学家P.-V.俄歇命名，被打出来的电子称为俄歇电子。用光或电子轰击固体表面，都能产生俄歇效应。

俄歇电子在固体中运行也同样要经历频繁的非弹性散射，能逸出固体表面的仅仅是表面几层原子所产生的俄歇电子，这些电子的能量大体上处于 10～500电子伏，它们的平均自由程很短，大约为5～20埃,因此俄歇电子能谱所考察的只是固体的表面层。俄歇电子能谱通常用电子束作辐射源，电子束可以聚焦、扫描，因此俄歇电子能谱可以作表面微区分析，并且可以从荧光屏上直接获得俄歇元素像。它是近察固体表面的强有力工具，广泛用于各种材料分析以及催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究。

SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别

SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别主要是名称不同、工作原理不同、作用不同、

一、名称不同

1、SEM，英文全称：Scanning electron microscope，中文称：扫描电子显微镜。

2、TEM，英文全称：Tranission Electron Microscope，中文称：透射电子显微镜

3、XRD，英文全称：Diffraction of x-rays，中文称：X射线衍射

4、AES，英文全称：Auger Electron Spectroscopy，中文称：俄歇电子能谱

5、STM，英文全称： Scanning Tunneling Microscope，中文称：扫描隧道显微镜

6、AFM，英文全称： Atomic Force Microscope，中文称：原子力显微镜

二、工作原理不同

1、扫描电子显微镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息。通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得测试试样表面形貌的观察。

2、透射电镜的总体工作原理是：由电子枪发射出来的电子束，在真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光镜，通过聚光镜将之会聚成一束尖细、明亮而又均匀的光斑，照射在样品室内的样品上；透过样品后的电子束携带有样品内部的结构信息，样品内致密处透过的电子量少，稀疏处透过的电子量多；

经过物镜的会聚调焦和初级放大后，电子束进入下级的中间透镜和第1、第2投影镜进行综合放大成像，终被放大了的电子影像投射在观察室内的荧光屏板上；荧光屏将电子影像转化为可见光影像以供使用者观察。

3、X射线衍射的基本原理：当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。

4、入射电子束和物质作用，可以激发出原子的内层电子形成空穴。外层电子填充空穴向内层跃迁过程中所释放的能量，可能以X光的形式放出，即产生特征X射线，也可能又使核外另一电子激发成为自由电子，这种自由电子就是俄歇电子。

5、扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料。一个小小的电荷被放置在探针上，一股电流从探针流出，通过整个材料，到底层表面。当探针通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来。

电流在流过一个原子的时候有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓。在许多的流通后，通过绘出电流量的波动，人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片。

6、原子力显微镜工作原理：当原子间距离减小到一定程度以后，原子间的作用力将迅速上升。因此，由显微探针受力的大小就可以直接换算出样品表面的高度，从而获得样品表面形貌的信息。

三、作用不同

1、扫描电镜（SEM）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。扫描电镜有较高的放大倍数，2-20万倍之间连续可调；有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构。

试样制备简单。 目前的扫描电镜都配有X射线能谱仪装置，这样可以同时进行显微组织形貌的观察和微区成分分析，因此它是当今十分有用的科学研究仪器。

2、透射电子显微镜在材料科学 、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到后的成像质量，必须制备更薄的超薄切片，通常为50～100nm。

所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常是挂预处理过的铜网上进行观察。

3、X射线衍射这一重要探测手段在人们认识自然、探索自然方面，特别在凝聚态物理、材料科学、生命医学、化学化工、地学、矿物学、环境科学、考古学、历史学等众多领域发挥了积极作用，新的领域不断开拓、新的方法层出不穷。

特别是同步辐射光源和自由电子激光的兴起，X射线衍射研究方法仍在不断拓展，如超快X射线衍射、软X射线显微术、X射线吸收结构、共振非弹性X射线衍射、同步辐射X射线层析显微技术等。这些新型X射线衍射探测技术必将给各个学科领域注入新的活力。

4、俄歇电子在固体中运行也同样要经历频繁的非弹性散射，能逸出固体表面的仅仅是表面几层原子所产生的俄歇电子，这些电子的能量大体上处于 10～500电子伏，它们的平均自由程很短，大约为5～20埃,因此俄歇电子能谱所考察的只是固体的表面层。

俄歇电子能谱通常用电子束作辐射源，电子束可以聚焦、扫描，因此俄歇电子能谱可以作表面微区分析，并且可以从荧光屏上直接获得俄歇元素像。它是近察固体表面的强有力工具，广泛用于各种材料分析以及催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究。

5、STM工作时，探针将充分接近样品产生一高度空间限制的电子束，因此在成像工作时，STM具有极高的空间分辨率，可以进行科学观测。

STM在对表面进行加工处理的过程中可实时对表面形貌进行成像，用来发现表面各种结构上的缺陷和损伤，并用表面淀积和刻蚀等方法建立或切断连线，以消除缺陷，达到修补的目的，然后还可用STM进行成像以检查修补结果的好坏。

6、原子力显微镜的出现无疑为纳米科技的发展起到了推动作用。以原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜是利用一种小探针在样品表面上扫描，从而提供高放大倍率观察的一系列显微镜的总称。原子力显微镜扫描能提供各种类型样品的表面状态信息。

与常规显微镜比较，原子力显微镜的优点是在大气条件下，以高倍率观察样品表面，可用于几乎所有样品（对表面光洁度有一定要求），而不需要进行其他制样处理，就可以得到样品表面的三维形貌图象。并可对扫描所得的三维形貌图象进行粗糙度计算、厚度、步宽、方框图或颗粒度分析。

我对XRD, AES和STM不是很熟，就不说了。就说下TEM, SEM和AFM的区别吧。在生物系统研究里，这三种显微镜所观察的目标不一样。比如，TEM观察主要是针对生物材料的内部超微结构；SEM和AFM观察是针对生物材料的表面形貌。但是，SEM的景深比AFM的大，所以图像的立体效果好，但是对于纳米级的结构分辨不好（这个有时也要看仪器性能），而AFM的景深小，图像的立体感和反不如SEM，但是对于纳米级的结构解析度好。此外，AFM的制样简单，但观察比较费时间。你做的是纳米材料，具体用哪个技术还需要你自己根据研究的内容来决定。我仅是从生物材料的角度来分析这几种技术，回答的并不全面，还望有更多的朋友来帮你。权此在这里抛砖引玉吧~

xrd是x射线衍射，可以分析物相，SEM是扫描电镜，主要是观察显微组织，TEM是透射电镜，主要观察超限微结构。AES是指能谱，主要分析浓度分布。STM扫描隧道显微镜，也是观察超微结构的。AFM是原子力显微镜，主要是观察表面形貌用的-----回答的不是很全。

能谱分析是测什么的

能谱分析是一种对材料进行成分分析的方法，通过对材料中产生的电子能谱进行分析来确定材料的组成和化学状态。

能谱分析的方法包括多种，如俄歇电子能谱、光电子能谱、X射线光电子能谱和紫外光电子能谱等。能谱分析广泛应用于材料科学、生物医学、环境科学等领域，可以用于表面成分分析、薄膜厚度测量、化学键状态分析等多种应用 。

能谱分析通常是通过能谱仪来实现的。能谱仪是一种用来对材料微区成分元素种类与含量分析的仪器，常常与扫描电子显微镜和透射电子显微镜等设备配合使用。能谱仪的工作原理是将材料中产生的电子能谱进行采集和处理，然后通过分析能谱图谱线的分布特征来确定材料的组成和化学状态 。

X射线光电子能谱是能谱分析中的一种方法，它是通过对样品表面产生的光电子能谱进行分析来确定样品的组成和化学状态的。在XPS谱图上，通常能够明显出现的是自旋-轨道偶合能级分裂谱线，如p轨道的p3/2 p1/2，d轨道的 d3/2 d5/2和 f 轨道的 f5/2 f7/2，其能量分裂距离依元素不同而不同 。

需要注意的是，能谱分析的精度和准确性取决于多种因素，如采样方式、分析条件、样品制备等。在进行能谱分析时，需要选择合适的样品和制备方法，并对所采集的数据进行准确的处理和分析，以得到准确的分析结果。

aes的

俄歇电子能谱(AES、Auger Electron Spectroscopy)是一种利用高能电子束为激发源的表面分析技术。 AES分析区域受激原子发射出具有元素特征的俄歇电子，用电子能谱分析仪测量得么这些俄歇电子的能谱，就是俄歇电子能谱。根据能谱中有有元素特征的谱峰，即可推测分析区域有什么元素，达到表面分析的目的。

俄歇电子的应用

俄歇电子能谱仪，是根据分析俄歇电子的基本特性所得到材料有关表层化学成分的定性或定量信息的仪器。主要应用于表层轻微元素分析。今年来，由于超高真空（ Pa）和能谱检测技术的发展，俄歇谱仪作为一种极为有效的表面分析工具，为探索和澄清许多涉及表面现象的理论和工艺问题，做出了十分可贵的贡献，日益受到人们的普遍重视。