![[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto](https://img.yumpu.com/18588737/34/500x640/tiedoston-alaotsikko-tampereen-teknillinen-yliopisto.jpg)
[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto
[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto
[Tiedoston alaotsikko] - Tampereen teknillinen yliopisto
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
4. XPS pinta-analyyttisenä tutkimusmenetelmänä 26<br />
kutsutaan lopputilaefekteiksi. On huomioitava myös, että fotoemissio ei ole ainut tapahtuma,<br />
joka tuottaa XPS-spektriin piirteitä. Piirteitä tulee mm. edellä esitettyjen röntgensatelliittipiikkien<br />
lisäksi myös Auger-prosessista. Seuraavissa osioissa kerrotaan tarkemmin<br />
eri fotoemission vaiheissa tapahtuvista XPS-mittausten kannalta merkittävistä seikoista.<br />
[6-8, 38]<br />
Alku- ja lopputilaefektit<br />
Alkutilassa elektroni on tietyssä kemiallisessa ympäristössään: tietyssä atomissa ja atomi<br />
on vuorovaikutuksessa ympäröivien alkuaineiden atomien kanssa. Mikäli atomi on<br />
esimerkiksi muodostanut kemiallisen sidoksen toisen alkuaineen atomin kanssa, sen<br />
valenssielektronit ovat uudelleen järjestyneet. Tämä valenssielektronien uudelleen järjestäytyminen<br />
aiheuttaa siirtymää myös sisäkuorten elektronien sidosenergioihin. XPSmenetelmän<br />
käytettävyyden kannalta tämä sisäkuorten elektronien kokema sidosenergian<br />
siirtymä on oleellinen. Esimerkiksi hiilestä peräisin olevien elektronien sidosenergiat<br />
ovat sitä suurempia mitä useampaan happiatomiin kyseinen hiili on sitoutunut.<br />
Happi on elektronegatiivisempi kuin hiili ja kovalenttisessa sidoksessa se vetää valenssielektroneja<br />
puoleensa, tällöin hiiliatomin efektiivinen varaus on hieman positiivisempi<br />
ja elektronien emittoituminen vaatii enemmän energiaa. Tähän perustuen XPS-menetelmällä<br />
voidaan havaita pinnan alkuainekonsentraation lisäksi myös yhden alkuaineen eri<br />
sidosten konsentraatiot. [6-8]<br />
Lopputilaefekteistä aiheutuu myös mahdollisia muita piirteitä spektriin. Tällaisia<br />
piirteitä spektriin tuottavia lopputilaefektejä ovat mm. shake-up-prosessi ja multipletsilpoutuminen.<br />
Näistä ensimmäinen syntyy, jos fotoelektronin emittoitumisen seurauksena<br />
valenssivyön elektroni virittyy. Mikäli valenssielektroninkin on mahdollista poistua<br />
isäntäatomin vuorovaikutuskentästä, puhutaan shake-off-prosessista. Multipletsilpoutuminen<br />
on seurausta elektronin emittoitumisen jälkeen valenssitilalle jääneen parittoman<br />
elektronin spinin kokemasta magneettisesta vuorovaikutuksesta, joka aiheuttaa<br />
tilojen silpoutumisen kahdeksi toisistaan erottuvaksi tilaksi. [6-8, 42]<br />
Auger-prosessi<br />
XPS-menetelmä perustuu sisäkuorten elektronien emittoitumiseen, jolloin jokainen<br />
emittoitunut elektroni jättää jälkeensä aukon sisäkuorelle. Tällainen aukko ei voi olla<br />
pitkäikäinen, koska atomi on tällöin virittyneessä tilassa. Aukko täyttyy ylemmän<br />
kuoren elektronilla, jolloin vapautuu energiakvantti, joka on tilojen energioiden erotus.<br />
Energiakvantti voi emittoitua fotonina; tätä prosessia kutsutaan röntgenfluoresenssiksi<br />
(ks. kuva 4.4c) tai energian avulla voi emittoitua toinen elektroni isäntäatomin Coulombisesta<br />
vuorovaikutuskentästä. Tällöin prosessi on nimeltään Auger-prosessi (ks. kuva<br />
4.4b ). XPS-spektreihin tulee piirteitä myös Auger-emission seurauksena. [6-8, 38]<br />
Kuvassa 4.4b on esitetty Auger-prosessi. Lähtötilanteessa on fotoelektronin<br />
jälkeensä jättämä aukko sisäkuorelle, kuvassa K-kuorella eli 1s-orbitaalilla. Tämä aukko<br />
sisäkuorella olisi mahdollista saada aikaan myös esimerkiksi elektronisuihkulla, kuten<br />
Auger-elektronispektroskopiassa (Auger Electron Spectroscopy, AES). Auger-emis-
Change language