俄歇电子谱仪

这是清华大学仪器分析实验有关电子能谱实验的教材。由于很多人对XPS还比较了解，对俄歇电子能谱并不是非常了解。但在材料分析和器件分析，尤其是薄膜材料分析中，俄歇电子能谱具有重要的作用。希望对大家有帮助！朱永法2006.8.19

公司内部俄歇电子能谱仪培训教材

职位：俄歇电子谱仪（AES）应用工程师（1人）工作内容：为用户提供仪器应用支持，帮助新用户做样品测试，对产品做技术讲解。应聘要求：1. 常驻北京，可以承担一定的出差任务（不超过1/3工作日）。2. 喜欢学习，乐于钻研仪器技术。诚实有信，实事求是。3. 具有材料学/化学/化工或相关学科硕士（含）以上学位。有电子光学类仪器的使用经验，熟悉俄歇电子能谱或XPS技术者优先。4. 具有良好的口头表达能力。熟练使用常规办公软件。5. 有耐心，愿意尽心尽力帮助用户解决困难。具有良好的自我管理能力。薪酬待遇：1. 日本电子公司（JEOL）提供完备的社保福利，严格执行法律规定的休假制度。2. 实际薪酬根据应聘人资历面试后确定。有意者请提供简历。联系人：李女士（li.qun@jeol.com.cn）此贴长期有效，直到职位招满。

俄歇电子能谱基本原理 　　入射电子束和物质作用，可以激发出原子的内层电子。外层电子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。对于一个原子来说,激发态原子在释放能量时只能进行一种发射：特征X射线或俄歇电子。原子序数大的元素，特征X射线的发射几率较大，原子序数小的元素，俄歇电子发射几率较大，当原子序数为33时，两种发射几率大致相等。因此，俄歇电子能谱适用于轻元素的分析。 　　如果电子束将某原子K层电子激发为自由电子，L层电子跃迁到K层，释放的能量又将L层的另一个电子激发为俄歇电子，这个俄歇电子就称为KLL俄歇电子。同样，LMM俄歇电子是L层电子被激发，M层电子填充到L层，释放的能量又使另一个M层电子激发所形成的俄歇电子。 　　对于原子序数为Z的原子,俄歇电子的能量可以用下面经验公式计算： EWXY(Z)=EW(Z)-EX(Z)-EY(Z+Δ)-Φ (10.6) 　　式中， EWXY(Z)：原子序数为Z的原子，W空穴被X电子填充得到的俄歇电子Y的能量。 EW(Z)-EX(Z)：X电子填充W空穴时释放的能量。 EY(Z+Δ)：Y电子电离所需的能量。 　　因为Y电子是在已有一个空穴的情况下电离的，因此，该电离能相当于原子序数为Z和Z+1之间的原子的电离能。其中Δ=1/2-1/3。根据式(10.6)和各元素的电子电离能，可以计算出各俄歇电子的能量，制成谱图手册。因此，只要测定出俄歇电子的能量，对照现有的俄歇电子能量图表，即可确定样品表面的成份。 　　由于一次电子束能量远高于原子内层轨道的能量，可以激发出多个内层电子，会产生多种俄歇跃迁，因此,在俄歇电子能谱图上会有多组俄歇峰，虽然使定性分析变得复杂，但依靠多个俄歇峰,会使得定性分析准确度很高，可以进行除氢氦之外的多元素一次定性分析。同时,还可以利用俄歇电子的强度和样品中原子浓度的线性关系,进行元素的半定量分析,俄歇电子能谱法是一种灵敏度很高的表面分析方法。其信息深度为1.0-3.0nm,绝对灵敏可达到10-3单原子层。是一种很有用的分析方法。

那位大侠能提供一个俄歇电子谱标准谱，谢谢

本人有一个薄膜样品，想做俄歇电子能谱分析，不知道成都哪里可以做，望达人指点．谢谢．

【专家讲座】：俄歇电子能谱中的化学信息【讲座时间】：2015年10月26日 14:00【主讲人】：姚文清 （高级工程师。国家大型科学仪器中心—北京电子能谱中心副主任，清华大学分析中心表面分析室主任。先后获得北京理工大学工学学士和清华大学工程硕士，并做为高级访问学者到访香港理工大学访问研究。。）【会议简介】 俄歇电子能谱法（AES）是最广泛使用的分析方法之一，其优点是：在表面以下0.5-2nm范围内化学分析的灵敏度高、数据分析速度快、可以分析除氢氦以外的所有元素。俄歇电子能谱法现已发展成为表面元素定性、半定量分析、元素深度分布分析和微区分析的重要手段。新型的俄歇电子能谱仪具有很强的微区分析能力和三维分析能力，其微区分析直径可以小到6nm，大大提高了在微电子技术及纳米技术方面的微分析能力。相对于XPS，AES其检测极限约为10-3原子单层，其采样深度为1～2nm，比XPS还要浅，更适合于表面元素定性和定量分析。配合离子束剥离技术，AES还具有很强的深度分析和界面分析能力，常用来进行薄膜材料的深度剖析和界面分析。且由于AES采用电子束，束斑非常小，因此进行微区分析时具有很高的空间分辨率，可以进行扫描并在微区上进行元素的选点分析、线扫描分析和面分布分析。此外，俄歇电子能谱仪还具有很强的化学价态分析能力，不仅可以进行元素化学成分分析，还可以进行元素化学价态分析。俄歇电子能谱分析是目前最重要和最常用的表面分析和界面分析方法之一。由于具有很高的空间分辨能力（6nm）以及表面分析能力（0.5-2nm），因此，俄歇电子能谱尤其适合于纳米材料的表面和界面分析，在纳米材料尤其是纳米器件的研究上具有广阔的应用前景。-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名参加。2、报名截止时间：2015年10月26日 13:303、报名参会：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/15474、报名及参会咨询：QQ群—379196738

[size=18px]前几天在重新温习X荧光知识的时候，突然出现了一个名字-俄歇电子，这个名称还就在我的脑子中挥之不去了，当时一时间想不起什么才是俄歇电子，后来在网上查了查，把自己的理解和大家分享一下，大家也看看我说的对不对，欢迎大家交流指教。一说到俄歇电子，我看到有的仪器是以根据俄歇电子能谱，来研究固体表面结构和表面物理化学性质的变化等，所以我就对这一概念就更加好奇了。我查到俄歇电子能谱（Auger Electron Spectronmetry，简称AES）。首先先要明确的就是我理解的一个概念，就是当X射线照射样品时，并非所有产生的空穴都会形成特征X荧光，就是我们之前举例说的跃迁-回迁-释放能量的过程，在这个过程中不是所有空穴都会产生特征X荧光的，我的理解是当X射线照射样品时，如下图（特征X射线产生）：[/size][img=,530,519]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/03/202403191439566241_1826_2645693_3.jpg!w530x519.jpg[/img][size=18px]当x射线照射样品后1号电子获得能量跃迁，出现空穴，2号电子进行空穴的填补，并释放特征X荧光，重点来了，在2号去补缺空穴时释放的特征X荧光恰好激发了3号电子，使之形成了新的空穴，这个被激发跃迁的3号电子就是俄歇电子。不知道我这样的理解对不对，请专家指教。同时也请大家帮我看看对不对，一起讨论下！[/size]

在电子束的激发下，样品表面在产生二次电子的同时，产生有俄歇电子，俄歇电子的能量在1000eV左右，那么在二次电子接收器接收二次电子的时候，是否也同时接收了俄歇电子。

请教一下，XPS谱中的俄歇峰如何扣除？附：材料中含有Fe离子和Co离子，但是Fe在786ev附近有个俄歇峰，对Co的3价峰干扰挺大；同时Co在716ev附近也有个俄歇峰，对Fe三价的卫星峰干扰也挺大。如何扣除这两种俄歇峰的影响，从而只得到光电子的数据呢？谢谢！

查AES手册的时候，经常能见到某元素的LVV谱线，麻烦问一下各位：LVV指的是什么？是指L层-价带-价带之间的俄歇跃迁吗？

东西电子与温岭福力的色谱哪家的质量更好一些，性价比高一些？

好消息，清华大学北京电子能谱中心与仪器信息网将共同建设电子能谱仪版面，争取把这个版做成全国电子能谱仪用户最好的互动交流平台。版主zhuyongfa为清华大学化学系教授（博导），电子能谱仪专家。希望大家告诉自己的朋友和同行，不要错过难得的请教和交流机会，都来这里一起进行讨论，共同提高我国电子能谱的应用水平。仪器论坛将邀请更多的仪器分析行业的专家加入进来，共同把这个行业内难得的同行交流平台建设的更好！北京电子能谱中心简介：（http://www.bjsurface.cn)北京电子能谱中心是由国家科学技术部、教育部、北京市科委联合规划，并由清华大学具体负 建设、管理和日常运行的现代化表面分析实验室，属国家级表面分析公共服务平台。该中心于2005年5月正式建成并投入使用。 北京电子能谱中心于2005年3月装备了国际上最先进的PHI 700扫描俄歇微探针和PHI Quantera 扫描成像X射线光电子能谱。加上原有 的两台电子能谱仪，中心目前已拥有4台电子能谱仪。 中心是为推进北京地区表面科学研究和表面分析技术的发展而建立的。因此，中心的任务，除直接为清华大学各院系科研提供分析服务外，按照国家有关大型仪器共建、共管，资源共享的原则面向 全社会开放服务。

如题：电子能谱XPS与能量散射X-射线光谱仪EDXA有什么区别？得出的结果是不是重复的？对于新材料的表征，有必要二者同时做么？请指导一下。打算用 SEM配备能量散射X-射线光谱仪EDXA进行表征。

http://www.physics.fudan.edu.cn/equipment/YuanLi_guangdianPu.htm1. 引言光电子能谱同其他各种表面分析手段一样，首先经物理学家之手开创，并随着它不断完善，在化学、金属学及表面科学领域内得到了广泛的应用[1]。历史上，光电子能谱最初是由瑞典Uppsala大学的K.Siegbahn及其合作者经过约20年的努力而建立起来的。由于它在化学领域的广泛应用，常被称为化学分析用电子能谱（ESCA），但是，因为最初的光源采用了铝、镁等的特性软X射线，此方法逐渐被普遍称为X射线光电子能谱（XPS）。另外，伦敦帝国学院的D.W.Turner等人在1962年创制了使用He I共振线作为真空紫外光源的光电子能谱仪，在分析分子内价电子的状态方面获得了巨大成功，在固体价带的研究中，此方的应用领域正逐步扩大。与X射线光电子能谱相对照，此方法称为紫外光电子能谱（UPS），以示区别。2. 基本原理光电子能谱所用到的基本原理是爱因斯坦的光电效应定律。材料暴露在波长足够短（高光子能量）的电磁波下，可以观察到电子的发射。这是由于材料内电子是被束缚在不同的量子化了的能级上，当用一定波长的光量子照射样品时，原子中的价电子或芯电子吸收一个光子后，从初态作偶极跃迁到高激发态而离开原子[2]。最初，这个现象因为存在可观测得光电流而称为光电效应；现在，比较常用的术语是光电离作用或者光致发射。若样品用单色的、即固定频率的光子照射，这个过程的能量可用Einstein关系式[3]来规定：式中hν为入射光子能量，Ek是被入射光子所击出的电子能量，Eb为该电子的电离能，或称为结合能。光电离作用要求一个确定的最小光子能量，称为临阈光子能量hν0。对固体样品，又常用功函数这个术语，记做φ。对能量hν显著超过临阈光子能量hν0的光子，它具有电离不同电离能（只要Eb＜hν）的各种电子的能力。一个光子对一个电子的电离活动是分别进行的。一个光子，也许击出一个束缚很松的电子并将高动能传递给它；而另一个同样能量的光子，也许电离一个束缚的较紧密的电子并产生一个动能较低的光电子。因 图见网页。图1 用Mg KαX射线激发的氖PE谱 此，光电离作用，即使使用固定频率的激发源，也会产生多色的，即多能量的光致发射。因为被电子占有的能级是量子化的，所以光电子有一个动能分布n（E），由一系列分离的能带组成。这个事实，实质上反映了样品的电子结构是“壳层”式的结构。用分析光电子动能的方法，从实验上测定n（E）就是光电子能谱（PES）。将n（E）对E作图，成为光电子能谱图（如图1）。如上图那样简单的光电子谱图，对电子结构的轨道模型提供了最直接的，因而也是最令人信服的证据。严格的讲，光电子能谱应该用电离体系M+的多电子态方法来解释，比用中性体系M的已占单电子态（轨道）为好。3. 系内仪器资源我们系现有英国VG公司ADES 400角分辨电子能谱仪，它是一台大型超真空多功能表面分析设备。多年来，经过侯晓远教授实验室的多次改进，增加了快速进样装置和一台国产小型分子束外延装置[4]，使实验者可以在不暴露大气的情况下，对自行生长样品的表面与界面进行分析测试；同时通过改进控制单元与计算机的接口，由原来的手动调节、机械录谱变为由计算机控制扫谱参数并记录扫描结果。图见网页。图2 多功能电子能谱仪与分子束外延装置的联机系统 ADES 400角分辨电子能谱仪系统如图（2）所示。整个系统由分析室（主室）、预处理室（预室）、快速进样室及小型MBE生长束源炉室四部分组成。电子能谱仪的本底真空度优于5×10-8Pa，配备有Ar离子枪可以处理样品，俄歇电子能谱（AES）测量样品表面化学状态，低能电子衍射（LEED）测量样品表面结构，另外该装置还有配备了双阳极X光枪（Al和Mg靶），可以做紫外光电子能谱（UPS）。生长室本底真空度优于3×10-8Pa，生长过程真空度优于3×10-7Pa。生长室中可以同时装5个由循环水冷却的蒸发源，同时还配备了一个可以对样品的表面晶体结构进行原位实时测量的反射式高能电子衍射（RHEED）装置，样品的生长速率可以由晶体振荡器来测量，而且样品架有加热装置，可以用来处理样品或对样品在生长时加温，此外，生长室还安装了可以自动控制的劈形样品生长装置。有关这套劈形样品生长装置的消息介绍可以参考论文[5]。因此这套设备可以用分子束外延的办法生长磁性金属和合金，然后再分析室进行一些表面测量，制备好的样品，用金或银做为保护层覆盖后，再拿出真空室进行结构和磁性测量。 4. 参考文献[1] 染野檀，安盛岩雄，《表面分析》，科学出版社（1983）[2] 王华馥，吴自勤，《固体物理实验方法》，高等教育出版社（1990）[3] A.Einsten, Ann.Phys.,17, 132（1905）[4] 朱国兴，张明，徐敏，《半导体学报》， 14，719（1993）[5] 丁海峰，硕士论文，1998，复旦大学

[color=black][font='Times New Roman','serif'][size=3][/size][/font][/color][b][color=black][font='Times New Roman','serif'][size=3]XPS[/size][/font][/color][/b][color=black][font='Times New Roman','serif'][size=3][/size][/font][/color][size=3][color=black][font='Times New Roman','serif']X [/font][/color][color=black][font=SimSun]射线光电子能谱学[/font][/color][color=black][font='Times New Roman','serif'] (XPS) [/font][/color][color=black][font=SimSun]通过使用[/font][/color][color=black][font='Times New Roman','serif'] X [/font][/color][color=black][font=SimSun]射线光束照射固体样品的表面并收集从样本表面放射的光电子光谱，来提供表面化学状态信息。通常，[/font][/color][color=black][font='Times New Roman','serif']XPS [/font][/color][color=black][font=SimSun]测量的分析深度小于[/font][/color][color=black][font='Times New Roman','serif'] 10 nm[/font][/color][color=black][font=SimSun]，同时取决于逸出光电子的动能。光电子光谱包含可用于识别被检测元素化学状态的结合能信息。[/font][/color][color=black][font='Times New Roman','serif']VersaProbe [/font][/color][color=black][font=SimSun]配备了通过[/font][/color][color=black][font='Times New Roman','serif'] XPS [/font][/color][color=black][font=SimSun]进行表面成分分析、薄膜分析和成像的工具。可选附件可使用价带光谱[/font][/color][color=black][font=SimSun]，扫描俄歇电子[/font][/color][/size][color=black][size=2][font=SimSun]光谱[/font][/size][/color][size=3][color=black][font=SimSun]，[/font][/color][color=black][font=SimSun]并在真空条件下处理样品或样品表面改性。[/font][/color][color=black][font='Times New Roman','serif'][/font][/color][/size]最近，在调研xps从供应商那里得到了一些资料，现在拿出来与大家分享，不确定哪家公司的仪器更好？大家都来看看！我们老大认为ULVAC-PHI，没有这家公司的客户，来说这家仪器如何？[color=black][font='Times New Roman','serif'][size=3] [/size][/font][/color]

如题：电子能谱XPS与能量散射X-射线光谱仪EDXA有什么区别？得出的结果是不是重复的？对于新材料的表征，有必要二者同时做么？请指导一下

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现国内拥有的电子能谱仪类型有：英国VG公司；美国PHI公司；英国Kratos公司；法国Rubet(?)，德国（Leybold）L-H公司厂家生产的各类电子能谱仪。还有日本JEOL公司，瑞典Scinta（？）公司生产的电子能谱仪。沈阳科学仪器研制中心（沈阳科仪厂）组装生产的唯一国产能谱仪。听说还有瓦里安（）公司的电子能谱仪。我说的不全和不对之处请各位修改。

多功能电子能谱仪：在一台电子能谱仪中同时安装了多种分析功能的仪器为多功能能谱仪。它经济实用，一个样品在同一仪器系统中，可以用多种分析方法，获得更多得信息；但其性能指标受到限制，因此每种多功能电子能谱仪都有侧重点；另一个缺点就是，仪器的利用率下降。除XPS和AES外，电子能谱仪上到底有可能能安装那些分析功能呢？请大家发表高见。说说你所见过的功能最多的电子能仪系统。

气质联用中电子能量由70ev变为20ev,质谱峰的变化？

1 如何将EI电子能量由70ev降到20ev？ 岛津QP2010PLUS在调谐界面没找到电子能量这个参数，只有一个离子化电压：70V把这个离子化电压改成20V就行了？这个70ev电子能量怎么产生的？2 我按上述修改了离子化电压为20v，调谐EM电压升高了，502的丰度升到了14%但我打SCCP,MCCP没看出什么区别，而且没看出大质量数碎片有什么增加，还是不能从EI质谱上定性SCCP,MCCP

[align=left]01、光学显微镜以可见光为介质，电子显微镜以电子束为介质，由于电子束波长远较可见光小，故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。光学显微镜放大倍率最高只有约1500倍，扫描式显微镜可放大到10000倍以上。[/align]02、根据de Broglie波动理论，电子的波长仅与加速电压有关：λe＝h / mv＝ h / (2qmV)1/2＝12.2 / (V)1/2 (Å )在 10 KV 的加速电压之下，电子的波长仅为0.12Å ，远低于可见光的4000 - 7000Å ，所以电子显微镜分辨率自然比光学显微镜优越许多，但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100Å 之间，电子与原子核的弹性散射 (Elastic Scattering) 与非弹性散射 (Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大，因此一般穿透式电子显微镜的分辨率比扫描式电子显微镜高。03、扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depth of field)，约为光学显微镜的300倍，使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的样品。04、扫描式电子显微镜，其系统设计由上而下，由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束，经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔径 (Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。05、电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。06、热游离方式电子枪有钨(W)灯丝及六硼化镧(LaB6)灯丝两种，它是利用高温使电子具有足够的能量去克服电子枪材料的功函数(work function)能障而逃离。对发射电流密度有重大影响的变量是温度和功函数，但因操作电子枪时均希望能以最低的温度来操作，以减少材料的挥发，所以在操作温度不提高的状况下，就需采用低功函数的材料来提高发射电流密度。07、价钱最便宜使用最普遍的是钨灯丝，以热游离 (Thermionization) 式来发射电子，电子能量散布为 2 eV，钨的功函数约为4.5eV，钨灯丝系一直径约100μm，弯曲成V形的细线，操作温度约2700K，电流密度为1.75A/cm2，在使用中灯丝的直径随着钨丝的蒸发变小，使用寿命约为40~80小时。08、六硼化镧(LaB6)灯丝的功函数为2.4eV，较钨丝为低，因此同样的电流密度，使用LaB6只要在1500K即可达到，而且亮度更高，因此使用寿命便比钨丝高出许多，电子能量散布为 1 eV，比钨丝要好。但因LaB6在加热时活性很强，所以必须在较好的真空环境下操作，因此仪器的购置费用较高。09、场发射式电子枪则比钨灯丝和六硼化镧灯丝的亮度又分别高出 10 - 100 倍，同时电子能量散布仅为 0.2 - 0.3 eV，所以目前市售的高分辨率扫描式电子显微镜都采用场发射式电子枪，其分辨率可高达 1nm 以下。10、场发射电子枪可细分成三种:冷场发射式(cold field emission , FE)，热场发射式(thermal field emission ,TF)，及肖基发射式(Schottky emission ,SE)11、当在真空中的金属表面受到108V/cm大小的电子加速电场时，会有可观数量的电子发射出来，此过程叫做场发射，其原理是高电场使电子的电位障碍产生Schottky效应，亦即使能障宽度变窄，高度变低，因此电子可直接"穿隧"通过此狭窄能障并离开阴极。场发射电子系从很尖锐的阴极尖端所发射出来，因此可得极细而又具高电流密度的电子束，其亮度可达热游离电子枪的数百倍，或甚至千倍。12、场发射电子枪所选用的阴极材料必需是高强度材料，以能承受高电场所加诸在阴极尖端的高机械应力，钨即因高强度而成为较佳的阴极材料。场发射枪通常以上下一组阳极来产生吸取电子、聚焦、及加速电子等功能。利用阳极的特殊外形所产生的静电场，能对电子产生聚焦效果，所以不再需要韦氏罩或栅极。第一(上)阳极主要是改变场发射的拔出电压(extraction voltage)，以控制针尖场发射的电流强度，而第二(下)阳极主要是决定加速电压，以将电子加速至所需要的能量。13、要从极细的钨针尖场发射电子，金属表面必需完全干净，无任何外来材料的原子或分子在其表面，即使只有一个外来原子落在表面亦会降低电子的场发射，所以场发射电子枪必需保持超高真空度，来防止钨阴极表面累积原子。由于超高真空设备价格极为高昂，所以一般除非需要高分辨率SEM，否则较少采用场发射电子枪。14、冷场发射式最大的优点为电子束直径最小，亮度最高，因此影像分辨率最优。能量散布最小，故能改善在低电压操作的效果。为避免针尖被外来气体吸附，而降低场发射电流，并使发射电流不稳定，冷场发射式电子枪必需在10-10 torr的真空度下操作，虽然如此，还是需要定时短暂加热针尖至2500K(此过程叫做flashing)，以去除所吸附的气体原子。它的另一缺点是发射的总电流最小。15、热场发式电子枪是在1800K温度下操作，避免了大部份的气体分子吸附在针尖表面，所以免除了针尖flashing的需要。热式能维持较佳的发射电流稳定度，并能在较差的真空度下(10-9 torr)操作。虽然亮度与冷式相类似，但其电子能量散布却比冷式大3~5倍，影像分辨率较差，通常较不常使用。16、肖基发射式的操作温度为1800K，它系在钨(100)单晶上镀ZrO覆盖层，ZrO将功函数从纯钨的4.5eV降至2.8eV，而外加高电场更使电位障壁变窄变低，使得电子很容易以热能的方式跳过能障(并非穿隧效应)，逃出针尖表面，所需真空度约10-8~10-9torr。其发射电流稳定度佳，而且发射的总电流也大。而其电子能量散布很小，仅稍逊于冷场发射式电子枪。其电子源直径比冷式大，所以影像分辨率也比冷场发射式稍差一点。17、场发射放大倍率由25倍到650000倍，在使用加速电压15kV时，分辨率可达到1nm，加速电压1kV时，分辨率可达到2.2nm。一般钨丝型的扫描式电子显微镜仪器上的放大倍率可到200000倍，实际操作时，大部份均在20000倍时影像便不清楚了，但如果样品的表面形貌及导电度合适，最大倍率650000倍是可以达成的。18、由于对真空的要求较高，有些仪器在电子枪及磁透镜部份配备了3组离子泵(ion pump)，在样品室中，配置了2组扩散泵(diffusion pump)，在机体外，以1组机械泵负责粗抽，所以有6组大小不同的真空泵来达成超高真空的要求，另外在样品另有以液态氮冷却的冷阱(cold trap)，协助保持样品室的真空度。19、平时操作，若要将样品室真空亦保持在10-8pa(10-10torr)，则抽真空的时间将变长而降低仪器的便利性，更增加仪器购置成本，因此一些仪器设计了阶段式真空(step vacuum)，亦即使电子枪、磁透镜及样品室的真空度依序降低，并分成三个部份来读取真空计读数，如此可将样品保持在真空度10-5pa的环境下即可操作。平时待机或更换样品时，为防止电子枪污染，皆使用真空阀(gun valve)将电子枪及磁透镜部份与样品室隔离，实际观察时再打开使电子束通过而打击到样品。20、场发射式电子枪的电子产生率与真空度有密切的关系，其使用寿命也随真空度变差而急剧缩短，因此在样品制备上必须非常注意水气，或固定用的碳胶或银胶是否烤干，以免在观察的过程中，真空陡然变差而影响灯丝寿命，甚至系统当机。21、在电子显微镜中须考虑到的像差(aberration)包括:衍射像差(diffraction aberration)、球面像差(spherical aberration)、散光像差(astigmatism)及波长散布像差(即色散像差，chromatic aberration)。22、面像差为物镜中主要缺陷，不易校正，因偏离透镜光轴之电子束偏折较大，其成像点较沿轴电子束成像之高斯成像平面(Gauss image plane)距透镜为近。23、散光像差由透镜磁场不对称而来，使电子束在二互相垂直平面之聚焦落在不同点上。散光像差一般用散光像差补偿器(stigmator)产生与散光像差大小相同、方向相反的像差校正，目前电子显微镜其聚光镜及物镜各有一组散光像差补偿器。24、光圈衍射像差(Aperture diffraction):由于电子束通过小光圈电子束产生衍射现象，使用大光圈可以改善。25、色散像差(Chromatic aberration):因通过透镜电子束能量差异，使得电子束聚焦后并不在同一点上。26、电子束和样品作用体积(interaction volume)，作用体积约有数个微米(μm)深，其深度大过宽度而形状类似梨子。此形状乃源于弹性和非弹性碰撞的结果。低原子量的材料，非弹性碰撞较可能，电子较易穿进材料内部，较少向边侧碰撞，而形成梨子的颈部，当穿透的电子丧失能量变成较低能量时，弹性碰撞较可能，结果电子行进方向偏向侧边而形成较大的梨形区域。27、在固定电子能量时，作用体积和原子序成反比，乃因弹性碰撞之截面积和原子序成正比，以致电子较易偏离原来途径而不能深入样品。28、电子束能量越大，弹性碰撞截面积越小，电子行走路径倾向直线而可深入样品，作用体积变大。29、电子束和样品的作用有两类，一为弹性碰撞，几乎没有损失能量，另一为非弹性碰撞，入射电子束会将部份能量传给样品，而产生二次电子、背向散射电子、俄歇电子、X光、长波电磁放射、电子-空位对等。这些信号可供SEM运用者有二次电子、背向散射电子、X光、阴极发光、吸收电子及电子束引起电流(EBIC)等。30、二次电子(Secondary Electrons)：电子束和样品作用，可将传导能带(conduction band)的电子击出，此即为二次电子，其能量约 50eV。由于是低能量电子，所以只有在距离样品表面约50~500?深度范围内所产生之二次电子，才有机会逃离样品表面而被侦测到。由于二次电子产生的数量，会受到样品表面起伏状况影响，所以二次电子影像可以观察出样品表面之形貌特征。31、背向散射电子(Backscattered Electrons)：入射电子与样品子发生弹性碰撞，而逃离样品表面的高能量电子，其动能等于或略小于入射电子的能量。背向散射电子产生的数量，会因样品元素种类不同而有差异，样品中平均原子序越高的区域，释放出来的背向散射电子越多，背向散射电子影像也就越亮，因此背向散射电子影像有时又称为原子序对比影像。由于背向散射电子产生于距样品表面约5000?的深度范围内，由于入射电子进入样品内部较深，电子束已被散射开来，因此背向散射电子影像分辨率不及二次电子影像。32、X光：入射电子和样品进行非弹性碰撞可产生连续X光和特征X光，前者系入射电子减速所放出的连续光谱，形成背景决定最少分析之量，后者系特定能阶间之能量差，可藉以分析成分元素。33、电子束引致电流(Electron-beam induced Current , EBIC)：当一个p-n接面(Junction )经电子束照射后，会产生过多的电子-空位对，这些载子扩散时被p-n接面的电场收集，外加线路时即会产生电流。34、阴极发光(Cathodoluminescence)：当电子束产生之电子-空位对再结合时，会放出各种波长电磁波，此为阴极发光(CL)，不同材料发出不同颜色之光。35、样品电流(Specimen Current)：电子束射到样品上时，一部份产生二次电子及背向散射电子，另一部份则留在样品里，当样品接地时即产生样品电流。36、电子侦测器有两种，一种是闪烁计数器侦测器(Scintillator)，常用于侦测能量较低的二次电子，另一种是固态侦测器(solid state detector)，则用于侦测能量较高的反射电子。37、影响电子显微镜影像品质的因素:A. 电子枪的种类:使用场发射、LaB6或钨丝的电子枪。B. 电磁透镜的完美度。C. 电磁透镜的型式: In-lens ,semi in-lens, off-lensD. 样品室的洁净度: 避免粉尘、水气、油气等污染。E. 操作条件: 加速电压、工作电流、仪器调整、样品处理、真空度。F. 环境因素: 振动、磁场、噪音、接地。38、如何做好SEM的影像，一般由样品的种类和所要的结果来决定观察条件，调整适当的加速电压、工作距离 (WD)、适当的样品倾斜，选择适当的侦测器、调整合适的电子束电流。39、一般来说，加速电压提高，电子束波长越短，理论上，只考虑电子束直径的大小，加速电压愈大，可得到愈小的聚焦电子束，因而提高分辨率，然而提高加速电压却有一些不可忽视的缺点：A. 无法看到样品表面的微细结构。B. 会出现不寻常的边缘效应。C. 电荷累积的可能性增高。D. 样品损伤的可能性增高。因此适当的加速电压调整，才可获得最清晰的影像。40、适当的工作距离的选择，可以得到最好的影像。较短的工作距离，电子讯号接收较佳，可以得到较高的分辨率，但是景深缩短。较长的工作距离，分辨率较差，但是影像景深较长，表面起伏较大的样品可得到较均匀清晰的影像。41、SEM样品若为金属或导电性良好，则表面不需任何处理，可直接观察。若为非导体，则需镀上一层金属膜或碳膜协助样品导电，膜层应均匀无明显特征，以避免干扰样品表面。金属膜较碳膜容易镀，适用于SEM影像观察，通常为Au或Au-Pd合金或Pt。而碳膜较适于X光微区分析，主要是因为碳的原子序低，可以减少X光吸收。42、SEM样品制备一般原则为: A. 显露出所欲分析的位置。 B. 表面导电性良好，需能排除电荷。 C. 不得有松动的粉末或碎屑(以避免抽真空时粉末飞扬污染镜柱体)。 D. 需耐热，不得有熔融蒸发的现象。 E. 不能含液状或胶状物质，以免挥发。 F. 非导体表面需镀金(影像观察)或镀碳(成份分析)。43、镀导电膜的选择，在放大倍率低于1000倍时，可以镀一层较厚的Au，以提高导电度。 放大倍率低于10000倍时，可以镀一层Au来增加导电度。放大倍率低于100000倍时，可以镀一层Pt或Au-Pd合金，在超过100000时，以镀一层超薄的Pt或Cr膜较佳。44、电子束与样品作用，当内层电子被击出后，外层电子掉入原子内层电子轨道而放出X光，不同原子序，不同能阶电子所产生的X光各不相同，称为特征X光，分析特征X光，可分析样品元素成份。45、分析特征X光的方式，可分析特征X光的能量分布，称为EDS，或分析特征X光的波长，称为WDS。X光能谱的分辨率，在EDS中约有100~200eV的分辨率，在WDS中则有5~ 10eV的分辨率。由于EDS的分辨率较WDS差，因此在能谱的解析上，较易产生重迭的情形。46、由于电子束与样品作用的作用体积(interaction volume)的关系，特征X光的产生和作用体积的大小有关，因此在平面的样品中，EDS或WDS的空间分辨率，受限于作用体积的大小。

本书是讲述纳机械和微机械电子学系统方面的最新书籍，是研究生物芯片领域中很好的参考书。希望大家喜欢！书名为《纳机电系统和微机电系统》副标题是“纳机电系统和微机电系统的基础”，由Sergey Edward Lyshevski编写，CRC Press印刷出版。全书分为4章，第一章讲述纳米和微米工程和微纳米加工技术方面的基础知识；第二章讲述纳机械和微机械电子的数学模型和设计方面的内容；第三章讲述纳机械和微机械电子的结构设计、建模和模拟方法；第四章讲述纳机械和微机械电子的操纵。这本书的专业性和针对性很强，我想应该是给微纳机械和生物芯片专业的研究生和研究人员专门编写的。我国在这些领域的研究工作要远远落后与国外，特别是美国。由于维纳机电在经济和国家安全方面重要性，美国对我国在这方面的封锁是很严重，例如很多华人在硅谷工作并且取得很大的成就，但是他们是不准回大陆的（台湾可以）。所以我们为了民族的振兴应该努力学习，在纳机械和微机械电子这些前沿领域追赶美国和世界上的其他强国！！！！[em57] [img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=21569]Nano-.and.Microelectromechanical.Systems[/url]

[b]一、电子电离源[/b]电子电离源是有机质谱仪器最基本的离子源，下图为电子电离源的简图，图中阴影区为一定能量的电子与有机蒸气分子相互作用的区域，有机分子失去一个电子形成正电荷离子，然后在推斥板和拉出板的作用下离开离子源。 [img=15](LVJ31OPGRH)WUK]UK1O.png]https://i3.antpedia.com/attachments/att/image/20220126/1643166940487833.png[/img][b]1.电子电离的过程[/b]电子电离即EI，早先是 Electron Impact缩写，现在改为Electron lonization的缩写。这是因为前者易造成误解，以为电子真的与有机分子相碰撞面发生离子化，由于在分子的范内电子是如此之小，在0.133 ×10[sup]-6[/sup]kPa (10[sup]-6[/sup]mmHg)的真空条件下要攻击到所相遇的有机分子的任何一个部位都不可能；其次，从有机化合物的键能角度看，碳一氟单键为485kJ/mol，碳一氢三键为890kJ/mol，若70eV能量的电子相当于6688kJ/mol，一且与有机分子相碰撞，那么分子的任何键都会发生断裂，这样有机分子的裂解是无规律可循的。可是，事实上有机化合物的裂解是有规律可循的，因此严格地说，应把EI过程称为电子碰撞诱导裂解。电子靠近或者穿越分子，由于它的波与分子的电场相互作用而发生扭曲，扭曲的波可认为由许多不同的正弦波组成，其中有一些将以适当的频率作用于分子轨道上的价电子，导致后者的激发，最终有机分子抛出一个电子留下了正电荷于分子上形成分子离子，70eV的电子使分子离子化，并给予分子离子的剩余内能5~6eV，也就是这些剩余内能使分子离子发生进一步的单分子离子的裂解反应。[b]2.离子化效率[/b]电子能量在10~15eV(该离子化电位简称IP)时就能使有机化合物分子发生电离。不过此时的离子化效率很低。在50eV时离子化效率达到最大值，但一般是设定在70eV。因为在前者的情况下，任何电子能量的微小变化都可能导致离子化效率的明显变化。通常作为70eV，也有选择在70~100eV，不过标准EI谱图都是在70eV条件下获得，因此把它作为一个标准设定值，改变电子能量对化合物的电子电离谱型有一定的影响，过高的电子能量会增加分子离子的裂解几率。[b]3.离子源和离子化室[/b]电子电离源是包括离子产生、离开离子化区域、形成的离子束进行聚焦，并通过狭缝或者透镜将离子送出离子源这样一个整体。离子化室则属于离子源的一部分，是离子化的工作区域，为了便于清洗和切换离子化室也有做成离子体、离子匣等，它通常总带上灯丝，后者通过电流产生表击用的热电子。灯丝温度约有2000℃，故在热电子的出口处装上屏蔽缝，可控制到达灯丝的有机分子不再返回到离子化区域。离子源内装上的一对磁铁可以使发射电子沿着磁力线方向做螺旋式运动，由此改善电子束的形状和方向，使产生的离子在能量上有小的色散，并有效地提高离子化几率，推斥板和拉出电位透镜使离子很快地离开离子化室，不让形成的正离子在壁上失去正电荷。推斥板加上正电位，帮助把正离子推出。有的仪器的EI源灵敏度还是推斥板电位的函数，它的电位值有两个相应峰值，其中一个有较高的灵敏度和分辨率，但处于不稳定状态；另一个峰值则很稳定。离子源其他各透镜的安排、电极板几何形状是考虑到源内电力线的分布，达到构成一定形状离子束的目的。[b]4. 离子源温度[/b]单靠灯丝发热产生的温度是不能满足离子源的清净要求，通常离子源内还要有加热部件，尽管在真空条件下[例如离子源有0.133×10-6kPa(10-6mmHg)真空，离子化室内真空度则为0.133×10-5kPa(10-5mmHg左右)]，气体分子间的碰撞几率是很小的，且正离子一且形成也很快离开离子化室，所以离子一分子之间的碰撞几率也很小，但这不妨得有机分子与器壁的(在离开离子化室前大约有50次)。所以离子源的温度设置既要低于有机分子热解的温度，也要避免有机分子冷或者产生严重记忆效应。[b]5. EI离子源的正离子[/b]在EI源中，实际上形成正、负电荷两大类离子，可以通过改变极性的办法分别予以接收，在一般的条件下EI源中形成负离子的丰度仅为正离子的0.1%~1.0%，因此大量的研究集中在EI源中产生的正离子。[b](1)分子离子[/b] 它是由分子失去一个电子而形成的，是质谱谱图中最重要的信息。绝大多数有机化合物是偶电子的分子，所以分子离子为奇电子离子。一般不用母离子来称呼分子离子，因为它是相对于子离子而言的，与分子离子相关的还有准分子离子和假分子离子，前者是指M+H或M-H离子，M是指分子，有一些类别的化合物在EI源中能形成上述准分子离子。假分子离子是指分子经离子化后形成与原来分子结构不同的离子，一般认为分子离子的结构与中性分子的结构没有多大差别，许多裂解过程是由此出发。但是，从能量的角度看，分子离子是处于不稳定的激发状态，因此又应该在结构上与中性分子有差异。这一观点也为一些实验结果所证实。例如，Ph-SO-CH[sub]3[/sub]在EI源中能产生苯酚离子，证明该分子离子经重排形成 PhOS-CH[sub]3[/sub]，然后失去SCH[sub]3[/sub]形成上述离子。将有别于原来中性分子结构的分子离子称为假分子离子。[b](2)碎片离子[/b] 分子离子有多种裂解方式，可以说，各种裂解反应是处于竞争之中，由此导致了一系列的碎片离子，分子离子的裂解遵循这样的原则，在所有的裂解反应中哪一个反应需要的能量越低，则该反应就占优势。不过优势的反应不一定在谱图中为最强峰，因为它还会进一步发生二级、三级裂解。碎片离子分为两大类，一类是简单断裂形成的碎片；另一类是重排形成的。简单裂解是比较常见的，从解析的角度来看，这种裂解能直观地反映分子的部分结构，它为人们所期望。重排离子比较复杂，重排的过程是分子内部发生氢或者其他原子或者基团的转移，并同时释放中性分子或自由基。显然，释放的中性分子或自由基以及形成的碎片在原来的结构中是不存在的。从解析的角度来看，氢原子的重排还不影响结构的判断，而基团重排(常称骨架重排)常容易造成假象面导致解析上的失误。[b](3) 同位素离子[/b] 自然界存在的元素中有70%左右具有天然同位素，这就意味着含有某种元素的碎片离子并不只呈现一个单峰，而是出现一簇峰。除了丰度最大的同位素外，还有丰度较小的其他质量的同位素。[b](4)多电荷离子[/b] 这是指多于一个电子的离子。在EI源中常见的是双电荷离子，三电荷离子比较见，但有时也能发现，如(CH3)[sub]3[/sub]Si-O-Si(CH[sub]3[/sub])2-O-Si(CH[sub]3[/sub])[sub]3[/sub]化合物，它的M-CH[sub]3[/sub]离子就出现三电荷离子(m/z 73.7)，稠环、有机金属化合物、含溴或氧的化合物中均可找到双电荷离子，强度一般为基峰的1%左右，个别的情况可以达到6%，例如，9H-芴的EI谱图中有m/z 69(2.8%)、m/z 69.5(6.0%)、m/z 70(0.8%)。由于同位素的存在，在低分辨的谱图中很容易发现非整数质量的离子而得以辨认。双电荷离子可以是分子离子也可以是碎片离子，出现双电荷离子的强度次序可按如下排列饱和烃饱和胺类烯烃饱和含硅化合物多烯经芳香烃芳香含氢化合物请注意，双电荷离子的强度不一定和单电荷离子相对应，这意味着在谱图中找到明显的双电荷离子，它所对应的单电荷离子不一定有很大的强度。反之亦然，另外，经归一化后的质谱图中对低强度的双电荷离子并不表示，再加上计算机处理低分辨谱图时以整数名义质量表达，所以在标准谱图中都难以见到双电荷离子，即使它们存在的话，而在早期紫外示波记录仪上则很容易发现。[b](5)亚稳离子[/b] 离子化室中形成的离子在到达收集器前不发生进一步裂解者皆称为稳定离子，否则便为亚稳离子，亚稳离子能反映母一子离子之间的关系，为裂解反应提供信息。这里需要说明的有两点，一是磁质谱的仪器中，当有足够长的无场漂移区时在低分辨的谱图上就能呈现亚稳峰，亚稳峰的峰形是呈扩散的高斯型或平顶、盘形峰，它至少占据1个质量单位以上的峰宽，并小于基峰的1%强度。不过如同双电荷离子的情况，只有使用紫外示波记录仅才能发现。也可以使用特定的装置记录这些亚检跃迁，二是有三种反应得不到亚稳跃迁信息，即源内分子内部的异构或重排；形成络合过渡态的过程；快速的二级裂解。第三种情况是指形成的一碎片离子具有相当低的出峰电位(简称AP)值，它立即发生二级裂解，此时的一级裂解反应无亚稳跃迁，而二级裂解的业稳峰常被误认为由母离子变成最终子离子反应的亚稳跃迁。[b]二、化学电离源 [/b]化学离子化(简称CI）是1969年开始应用的技术，由于它具有强的分子或准分子离子峰和较高的灵敏度等特点而得到迅速发展。常规的CI实验是这样进行的，在离子化室内反应气体压力为0.133kPa(1mmHg)的条件下，样品蒸气分子与反应离子相互反应导致样品分子的离子化，形成的分子离子或准分子离子会进一步发生裂解构成碎片，由此构成CI谱。如果用图解来表示的话，下式中R代表反应气体，R+表示反应气体的反应离子，A代表被分析的样品分子。它仅表示CI的原理，实际的反应离子和样品分子离子的情况要复杂得多。R+e[sup]-[/sup]→R[sup]+[/sup]+2e[sup]-[/sup] R[sup]+[/sup]+A→A[sup]+[/sup]+R A[sup]+[/sup]→A[sub]1[/sub][sup]+[/sup],A[sub]2[/sub][sup]+[/sup]→A[sub]3[/sub][sup]+[/sup][sup][/sup][b] 1.正离子化学电离[/b]正离子CI可分为酸碱型和氧化还原型两种主要形式[b](1)酸碱型[/b] 它是指反应过程中发生了质子的转移，按下式表达为M+BH[sup]+[/sup]→MH[sup]+[/sup]+B M+BH[sup]+[/sup]→[M-H][sup]+[/sup]+H[sub]2[/sub][sup]+[/sup]B由于反应离子是偶电子离子，样品生成的准分子离子也是偶电子离子，故这种类型也称为偶电子酸碱反应。例如，常用甲烷(CH[sub]4[/sub])气作反应气，它的反应离子是CH[sub]5[/sub][sup]+[/sup](47%∑I）和C[sub]2[/sub]H[sub]5[/sub][sup]+[/sup](41%∑I)，它们是经过下述过程产生的。CH[sub]4[/sub]+e-→CH[sub]4[/sub]++2e[sup]-[/sup] CH[sub]4[/sub]++CH[sub]4[/sub]→CH[sub]5[/sub][sup]+[/sup]+CH3[sup]-[/sup]CH[sub]4[/sub]+→CH[sub]3[/sub][sup]+[/sup]+H[sup]-[/sup] CH[sub]3[/sub][sup]+[/sup]+CH[sub]4[/sub]→C[sub]2[/sub]H[sub]3[/sub][sup]+[/sup]+H[sub]2[/sub] [b](2)氧化还原型[/b] 它是指反应过程中发生电荷的转移。[b]2、 正离子CI谱的特征(1)提供分子质量信息[/b] 如果分子离子峰有1%相对强度，便认为该化合物的EI谱提供了分子质量信息，那么70%~80%有机化合物可以用EI方法进行分析，这就意味着20%~30%有机化合物在EI源中缺少分子离子峰成者相对强度低于1%而容易淹没在化学噪声之中。CI方法可以获得明显的分子质量信息，可以解决剩下的20%~30%中的一部分。[b](2)EI与CI的信息可以互补 [/b] 除了分子质量的信息外，EI谱图以低质量处的碎片峰为其特点，而CI谱图以高质量处的碎片峰为其特点，因此在一些化合物中它们的结构信息可以得到互补。以苯丙胺类化合物为例，这类物质可以使中枢神经兴奋，因而被用作体育运动的兴奋剂或者是毒品。苯丙胺类的EI谱图中主要断裂发生在a位，正电荷留在左右两边即芐基或含氨碎片上均有可能，其相对强度取决于它的结构，对于No.1~No.3化合物，基峰为含氯碎片，进一步丢失HCN或 CH[sub]3[/sub]N-CHCH[sub]3[/sub]或CH[sub]3[/sub]CN 对于No.4~No.6化合物，则基峰为CH[sub]3[/sub]CH=N+R[sub]1[/sub]R[sub]2[/sub]，苯丙胺类的EI谱图中看不到分子离子峰，碎片峰以低质量区域为主。苯丙胺类CI图中主要断裂发生在a和b两处，除了在a处断裂时获得强的芐基离子(m/z 91)，且在b处断裂时也有显著的PhCH[sub]2[/sub]C+(CH[sub]3[/sub])H(m/z 119)结构信息离子，不过a断裂时获得含氯碎片的离子m/z(42+R[sub]1[/sub]+R[sub]2[/sub])均不如EI谱中相对应含氯碎片的强度，CI谱提供了很明显的M+H[sup]+[/sup]峰。当然No.1例外，无M+H峰,但存在了高质量处M+H一HCN的基峰，也就是说在高质量处有相当强度的碎片离子存在。因此在分析未知的苯丙胺类化合物时结合EI谱和CI可以得到分子结构信息。(3)选择性裂解反应 由于CI谱的碎片与化合物的官能团性质及其位置有关，再加上不同性质的反应气体可以改变碎裂的程度，因此可以在CI上实现选择性的裂解并应用于结构测定，也包括异构体的区分

求液相色谱waters e2695和agilent 1260的电子版说明书，麻烦有的发我一份，谢谢。