spettroscopia elettronica Auger
spettroscopia elettronica Auger
Metodo per l’analisi chimica di superfici solide e strati sottili, basata sullo studio dell’energia cinetica associata a elettroni per effetto Auger. Tale effetto, scoperto nel 1925 dal fisico francese Pierre-Victor Auger, consiste nell’emissione senza radiazione di un elettrone sottoposto a una transizione tra orbitali elettronici interni. Se, per es., un elettrone di un orbitale interno è eccitato da un bombardamento di elettroni ad alta energia o per assorbimento di raggi X e subisce una transizione verso un orbitale superiore, allora l’energia così rilasciata può essere trasferita a un altro elettrone attraverso collisioni dette superelastiche (perché l’energia posseduta dopo la collisione è maggiore di quella posseduta prima), che gli conferiscono così abbastanza energia da espellerlo dall’atomo. In una tale transizione senza radiazione si ha emissione di un elettrone, detto elettrone Auger. L’effetto Auger è impiegato per misurare l’energia dei livelli atomici più esterni o per determinare la composizione di campioni dallo spettro di energia. Il processo si svolge secondo tre fasi. In un tipico spettrometro Auger un campione (un gas atomico o molecolare oppure un solido) è bombardato con elettroni ad alta energia (1÷10 keV) che innescano processi collisionali che arrivano a scacciare gli elettroni degli orbitali più interni (prima fase, ionizzazione). Le lacune che si vengono così a creare sono colmate dall’arrivo di elettroni dagli orbitali superiori, con emissione di raggi X caratteristici o elettroni Auger (seconda fase, emissione di elettroni). L’emissione di elettroni Auger in un solido è limitata a uno strato superficiale esterno pari al più a qualche nanometro, mentre gli elettroni più interni restano intrappolati e non possono lasciare il campione. Gli elettroni ad alta energia sono prodotti da una sorgente (termica oppure a emissione di campo) e focalizzati sul campione da un’opportuna lente elettronica. Gli elettroni Auger prodotti nel campione hanno energie tra 10 e 4000 eV e vengono analizzati da analizzatori di energia a specchio cilindrico o a settori sferici (terza fase, analisi). Le principali applicazioni della spettroscopia elettronica Auger sono: la descrizione della geometria atomica della superficie; la caratterizzazione accurata degli elementi chimici presenti in un materiale; la valutazione delle sue proprietà chimiche, come lo stato di ossidazione o lo stato di legame delle specie presenti. Impiegando un fascio supplementare è anche possibile compiere analisi più in profondità nel materiale, come nel caso dell’analisi di circuiti integrati in microelettronica, grazie alla sua elevata risoluzione laterale.