AES
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Auger Electron Spectroscopy (AES) LSAP del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), Ctra. de Ajalvir, km 4, 28850 Torrejón de Ardoz, Madrid, España ¿Que es? Se trata de una técnica de análisis, para obtener información química, en superficies de materiales sólidos Objetivo de la técnica Determinar la composición, de los elementos presentes en la superficie de materiales sólidos. Materiales aislantes y conductores pueden ser analizados en superficie, en áreas de unas pocas micras. Su fundamento está en el efecto Auger, que consiste en la emisión de un electrón de energía definida después de la ionización por producción de un hueco en un nivel interno de un átomo. Requisitos La muestra a estudiar se debe encontrar en condiciones de Ultra Alto Vacío (>10 -9 mbar.). Y ser expuesta en estas condiciones frente a una fuente de electrones, que ofrezca una energía en un rango entre 1000 y 5000 eV Funcionamiento Los electrones que provienen de una fuente, inciden contra la superficie a analizar. En la interacción del átomo con fotones o electrones que se hacen incidir sobre la superficie, se produce un ión, que rebaja su energía rellenando el hueco creado por un electrón de un nivel más alto, con emisión de la energía sobrante. Esta puede emitirse en forma de fotón o suministrarse como energía cinética a otro electrón menos ligado. El segundo efecto, sin emisión de radiación es el efecto Auger. En la practica los espectros Auger se miden en forma diferenciada (dN(E)/dE) ,comúnmente se etiquetan las energías de las transiciones Auger como la correspondiente a la posición del mínimo (excursión negativa) del pico diferenciado, que, como vemos no es la de la verdadera transición que esta en el máximo del pico en N(E). Información Analítica Análisis cuantitativo Se determina un espectro que identifica, los elementos químicos presentes en la superficie, en una profundidad de hasta 20 Ángstrom. Todos los elementos, excepto el hidrogeno y el helio, son detectados. Alta Resolución del Scan Se pueden detectar concentraciones elementales muy bajas (0.1%. ). Existen tablas con las energías de ligadura de todos los elementos químicos presentes en la naturaleza. Composición en sistemas multicomponentes Se puede identificar la concentración de los elementos en los espectros, y determinar el área que ocupan cada uno de los máximos de esos espectros. Por medio de estos patrones de estudio, se determina la concentración química de los constituyentes presentes en la superficie. Depth profiling AES es muy utilizada combinada con la erosión por iones para proporcionar un análisis químico en profundidad (depth profiling) SAM (Scanning Auger Microscopy) Incorporando el sistema de detección de electrones Auger a un sistema de Microscopía, es posible conocer, con la precisión que el haz incidente proporcione, la composición lateral Aplicaciones Análisis de contaminantes en películas delgadas Medida de la composición química Cuantificación de los perfiles de concentración de compuestos en superficies E Fermi E Kin E Vac E 1 E 2 E 3 Proceso Auger Au C O ( ) dE E dN Au C O Espectro Auger de Au, sobre Si, sin limpiar con Ar Porta muestras Horno -100º C < T < 500º C Circuito de refrigeración Muestra ~ 1cm 2 Fuente de Electrones Detector Manipulador e - e - Auger Sistema de AES en Ultra Alto Vacío Manipulador de precisión, XY ±12.5mm, Z ± 155mm, θ (0º a 360º) Porta muestras con horno y sistema de refrigeración Fuente de Electrones Detector de 9 canales Ventajas 1. Gran resolución espacial. Barrido: mapas de composición (lento) 2. Buena resolución para perfiles de composición en profundidad 3. Rápida recogida de espectros (<5 min) 4. Cuantificación mejor que el 10% 5. Gran reproducibilidad, estrecho rango de sensibilidad 6. Accesible base de datos Desventajas 1. Daño por haz de electrones, artefactos y efectos de carga 2. Área de análisis doble al tamaño del spot Salida electrones Salida electrones Especificaciones técnicas fuente de electrones Energía: 100eV a 5keV Voltaje del Grid: 0 a 300 V Corriente máxima: > 10μA Tipo de filamento: LaB 6 Distancia de focalización: 15mm Longitud de la fuente: 270 mm Presión de funcionamiento: 5xE-9 mbar Bakeout: 250ºC 10 nm muestra Electrón Auger Electrones primarios Electrón Electrón Número atómico Sensibilidad relativa Sensibilidad relativa electrones Auger
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QUIMICA ANALITICA III
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Auger Electron Spectroscopy (AES)LSAP del Centro de Astrobiologa (CAB, CSIC-INTA), Ctra. de Ajalvir, km 4, 28850 Torrejn de Ardoz, Madrid, Espaa
Que es?Se trata de una tcnica de anlisis, para obtener informacin qumica, en superficies de materiales slidos
Objetivo de la tcnicaDeterminar la composicin, de los elementos presentes en la superficie de materiales slidos. Materiales aislantes y conductores pueden ser analizados en superficie, en reas de unas pocas micras. Su fundamento est en el efecto Auger, que consiste en la emisin de un electrn de energa definida despus de la ionizacin por produccin de un hueco en un nivel interno de un tomo.
RequisitosLa muestra a estudiar se debe encontrar en condiciones de Ultra Alto Vaco (>10-9 mbar.). Y ser expuesta en estas condiciones frente a una fuente de electrones, que ofrezca una energa en un rango entre 1000 y 5000 eV
FuncionamientoLos electrones que provienen de una fuente, inciden contra la superficie a analizar. En la interaccin del tomo con fotones o electrones que se hacen incidir sobre la superficie, se produce un in, que rebaja su energa rellenando el hueco creado por un electrn de un nivel ms alto, con emisin de la energa sobrante. Esta puede emitirse en forma de fotn o suministrarse como energa cintica a otro electrn menos ligado. El segundo efecto, sin emisin de radiacin es el efecto Auger. En la practica los espectros Auger se miden en forma diferenciada (dN(E)/dE) ,comnmente se etiquetan las energas de las transiciones Auger como la correspondiente a la posicin del mnimo (excursin negativa) del pico diferenciado, que, como vemos no es la de la verdadera transicin que esta en el mximo del pico en N(E).
Informacin AnalticaAnlisis cuantitativo Se determina un espectro que identifica, los elementos qumicos presentes en la superficie, en una profundidad de hasta 20 ngstrom. Todos los elementos, excepto el hidrogeno y el helio, son detectados.
Alta Resolucin del Scan Se pueden detectar concentraciones elementales muy bajas (0.1%. ). Existen tablas con las energas de ligadura de todos los elementos qumicos presentes en la naturaleza.
Composicin en sistemas multicomponentes Se puede identificar la concentracin de los elementos en los espectros, y determinar el rea que ocupan cada uno de los mximos de esos espectros. Por medio de estos patrones de estudio, se determina la concentracin qumica de los constituyentes presentes en la superficie.
Depth profiling AES es muy utilizada combinada con la erosin por iones para proporcionar un anlisis qumico en profundidad (depth profiling)
SAM (Scanning Auger Microscopy) Incorporando el sistema de deteccin de electrones Auger a un sistema de Microscopa, es posible conocer, con la precisin que el haz incidente proporcione, la composicin lateral
AplicacionesAnlisis de contaminantes en pelculas delgadas
Medida de la composicin qumica
Cuantificacin de los perfiles de concentracin de compuestos en superficies
EFermi
EKin
EVac
E1
E2
E3
Proceso Auger
Au
C
O
( )dEEdN
Au C
O
Espectro Auger de Au, sobre Si, sin limpiar con Ar
Porta muestras
Horno
-100 C < T < 500 C
Circuito de refrigeracin
Muestra ~ 1cm2
Fuente de Electrones
Detector
Manipulador
e-
e- Auger
Sistema de AES en Ultra Alto Vaco
Manipulador de precisin, XY 12.5mm, Z 155mm, (0 a 360)
Porta muestras con horno y sistema de refrigeracin
Fuente de Electrones
Detector de 9 canales
Ventajas1. Gran resolucin espacial. Barrido: mapas de composicin
(lento)
2. Buena resolucin para perfiles de composicin en profundidad
3. Rpida recogida de espectros ( 10A
Tipo de filamento: LaB6Distancia de focalizacin: 15mm
Longitud de la fuente: 270 mm
Presin de funcionamiento: 5xE-9 mbar
Bakeout: 250C
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