Auger etkisi 1925 yılında Pierre Auger tarafından keşfedildi. Bu keşfi X-ışınları ile çalışırken ve Wilson bulut haznesini kullanırken yaptı. Çıkan elektronlara karşılık gelen izleri X-ışınlarından oluşan bir demet boyunca gözlemledi.
Auger elektron spektroskopisi (AES) katı yüzeylerin kimyasal bileşiminin elde edilmesi için oldukça yaygın olarak kullanılan analitik tekniklerden biridir. Bu tekniğin temel avantajları yüzeye yakın 5-20 Angstrom’luk bir alanda kimyasal analizler için yüksek hassaslığa sahip olması, hızlı veri elde etme, hidrojen-helyum-lityumun üzerindeki tüm elementleri algılayabilme becerisi ve yüksek çözünürlük olarak sıralanabilir. Bu yüksek çözünürlük numunenin sonlu bir prob içine odaklanabilen bir elektron demeti ile uyarılmasından dolayı elde edilmektedir. Bu teknik ultra yüksek vakum teknolojisinin ticari olarak ortaya çıktığı 1960’larda geliştirildi.
Bir elektron bir atomun iç kabuğundan çıkarıldığında, oluşan boşluk ya bir ışımalı (X-ışını) ya da bir ışımasız (Auger) süreci ile doldurulabilir. Auger elektron spektroskopisinde atomik çekirdek seviyeleri gelen elektron demeti ile iyonize edilir ve sonucunda Auger elektronları bir elektron spektrometresi ile tespit edilir. Bu elektronlar toplam enerji dağılım fonksiyonundaki küçük pikleri oluşturur. Bir katıya giren yük elektronları hem elastik hem de inelastik saçılmaya uğrarlar. Birincil demet enerjisi keskin bir pik gözlenir buna da numune dışına geri elastik olarak saçılan elektronlar neden olur. Bir kristal numune için, bu elektronlar kristal yapı bilgisini taşır.
Nispeten düşük enerjilerde enerji kaybına uğramış elektronlardan dolayı küçük pikler vardır. Spektrumun diğer ucunda ikincil elektronlara karşılık gelen büyük pikler vardır. Bu pikten birkaç yüz eV yukarısı geçit enerjisi olarak tanımlanır kabaca. Dağılımda bu noktanın yukarısı geri saçılan başlıca elektronlar tarafından baskındır ve bu noktanın altında ise ikincil elektronlar üstün bileşeni oluştururlar. Geçit noktası ilk demetin enerjisine bağlıdır ve ilk demetin enerjisinin artmasıyla yüksek enerjilere doğru kayar. Auger elektronlarından dolayı bu pikler bu dağılım üzerine birleştirilmiştir. Pikler geniş arkaplanı kaldıran elektronik spektral farklılaştırma ile daha fazla belirginleşir.
Auger Süreci – İyonizasyon
Auger süreci elektron bombardımanı altında izole bir atomun iyonizasyon sürecinin göz önünde bulundurulması ile anlaşılabilir. Yeterli birincil enerji (Ep) ile gelen elektron K seviyesi gibi çekirdek seviyesini iyonize eder. Sonra bir boşluk oluşur.
Auger Süreci – Auger Emisyonu
Böylece oluşan boşluk anında L1‘den gelen başka bir elektron ile doldurulur. Bu geçişten salınan enerji (EK-EL1), L2 seviyesindeki başka bir elektrona aktarılabilir. Bu elektron bir Auger elektronu gibi atomdan çıkartılır – Auger emisyonu. Auger elektronu aşağıdaki bağıntıyla verilen enerjiye sahip olacaktır:
K.E=EK-EL1-EL2 (Auger elektronunun kinetik enerjisi)
Bu uyarılma süreci KL1L2 Auger geçişi olarak isimlendirilir. Bu en azından iki enerji durumu ve üç elektronun Auger sürecinde yer alması gerektiğini açıkça gösterir. Böylelikle, H ve He atomları Auger elektronlarını veremez. Farklı geçişler (KL1L1, KL1L2, LM1M2 gibi) çeşitli geçiş olasılıkları ile oluşabilir. Bu Auger elektron enerjileri hedeflenen malzemenin karakteristiğidir ve gelen demet enerjisinden bağımsızdır.
En dış seviyesinde tek bir elektron sahip olan izole Li atomları da Auger elektronları vermezler. Ancak bir katıda değerlik elektronları paylaşılır ve KVV tipi Auger geçişleri katının değerlik elektronlarından oluşur.
Auger Elektron Spektroskopisi’nde gözlenen en belirgin Auger geçişleri yakın komşu orbitallerin elektronlarından oluşmaktadır, KLL, LMM, MNN, NOO, MMM ve OOO aileleri gibi. En göze çarpan KLL geçişleri atom numarası Z=3-14 olan elementlerden oluşur, atom numarası Z=14-40 elementler için LMM geçişleri, atom numarası Z=40-79 elementler için MNN geçişleri ve ağır elementler için NOO geçişleri oluşur.
Bu konuya “Auger Elektron Spektroskopisi” isimli bir yazıyla devam edeceğiz.
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca
Kaynaklar:
- http://tr.wikipedia.org/wiki/Auger_etkisi
- http://en.wikipedia.org/wiki/Auger_electron_spectroscopy
- http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/scat5_2.htm
- http://www.stanford.edu/group/snl/auger.html
