FLUORESCENZA X ed EFFETTO AUGER

1. FLUORESCENZA X ed EFFETTO AUGER

2. Probabilità relative di rilassamento di una buca nel guscio K Emissione di elettrone Auger Gli elementi leggeri hanno una sezione d’urto piccola per l’emissione di raggi X Probabilità Emissione di fotone X Numero atomico

3. FLUORESCENZA X Au Sn

4. PROCESSO AUGER PASSO 3 L’elettrone Auger KLL e’ emesso per conservare l’energia rilasciata al Passo 2 PASSO 3 L’elettrone Auger KLL è emesso per conservare l’energia rilasciata al passo 2 STEP 1 Ejected electron PASSO 1 Elettrone K emesso PASSO 1 Elettrone K emesso FREE ELECTRON LEVEL CONDUCTION BAND FERMI LEVEL Pierre Auger 1923 VALENCE BAND PASSO 3 (alternativo) un raggio-X è emesso per conservare l’energia rilasciata al passo 2 L3 2p L2 Transizione KLL 2s L1 STEP 2 L electron falls to fill vacancy PASSO 2 Elettrone L riempie la vacanza E(Auger)=E(K)-E(L2)-E(L3) E(X-ray)=E(K)-E(L2) Elettrone incidente 1s K

5. Elettroni Auger e fotoelettroni: spettroscopia risolta nel tempo

7. Classificazione delle bande

8. Na2S2O3 Classificazione delle bande

10. IDENTIFICAZIONE DI ELEMENTI

11. CAPACITA’ DELLA SPETTROSCOPIA AUGER Analisi qualitativa di una superficie Analisi quantitativa Identificazione di contaminanti di una superficie e composizione Studio della composizione in funzione della profondità Analisi di campioni fino a 80 nm

12. CONFRONTO XPS - AUGER • ENERGIA DI UNA BANDA FOTOELETTRONICA • Dipende dall’energia del fotone X • ENERGIA DI UNA BANDA AUGER • Non dipendedall’energia del fotone X

13. Fenomeni causati da irraggiamento con raggi X Raggi X diffratti Raggi X diffratti Raggi X fluorescenti Raggi X Raggi X trasmessi Raggi X diffusi Ioni desorbiti Fotoelettroni

14. Assorbimento Energia del fotone SPETTROSCOPIA DI ASSORBIMENTO DI RAGGI X • Coefficiente di assorbimento (m) vs. l’energia del fotone incidente • L’assorbimento diminuisce al crescere dell’energia • “Salti” corrispondono ad eccitazione di elettroni di nocciolo

15. Pt L3 edge (11564 eV) Lamina di Pt I0 IT x • Oscillazioni del coefficiente di assorbimento vicino allo spigolo di assorbimento • Dipendono dalla struttura locale (<1 nm) attorno all’atomo che • assorbe

16. XANESX-ray Adsorption Near Edge Spectroscopy EXAFSExtended X-ray Absorption Fine Structure

17. XANES • La struttura fine dello spigolo è associata a transizioni del guscio interno, es. lo spigolo K mostra un dettaglio fine dovuto a 1s 3d, 1s  4s, 1s 4p • Le posizioni esatte dipendono da: • Stato di ossidazione • Simmetria del sito • Leganti circostanti • Natura del legame

18. Assorbanza Energia (keV) Spigolo di Cu K per CuCl e CuCl22H2O L’intero spettro di CuCl2 è spostato a più alte energie a causa dello stato di ossidazione più elevato (2+)

19. B B B e- A A B B EXAFS Interpretazione fenomenologica Fenomeno di autointerferenza del fotoelettrone uscente con le sue parti che sono retrodiffuse dagli atomi adiacenti

20. mx e- A Kr E (KeV) 14.2 14.6 15.0 14200 14600 4 Kr Br2 3 A B mx 50 -50 0 4 2 3 Br2 XANES 2 1 1 13400 13800 Energia del fotone (eV) EXAFS : Interpretazione fenomenologica Atomi Onda uscente Molecole Interferenza positiva Interferenza negativa A B

21. I fotoelettroni interagiscono con gli atomi adiacenti che agiscono come sorgenti secondarie L’interferenza tra onde diffuse influenza la probabilità di assorbimento EXAFS: un tipo di diffrazione in-situ in cui la sorgente di elettroni è l’atomo stesso

22. B A B C A B C A B C A RAB Diffusione singola C Diffusione doppia Diffusione doppia Diffusione tripla

24. Per isolare la componente oscillatoria, il segnale EXAFS  è definito come Coefficiente di assorbimento misurato Coefficiente di assorbimento senza il contributo degli atomi adiacenti Parte oscillante normalizzata del coefficiente di assorbimento

25. ANALISI DEI DATI (1)conversione a numeri d’onda (2)sottrazione del fondo e normalizzazione (3)il dato risultante è la somma della diffusione da tutti i gusci (4) Risolvere la diffusione da ogni distanza (Ri) nello spazio k: trasformata di Fourier

26. Se il numero di coordinazione diminuisce Energia del fotone

27. Se la distanza di legame diminuisce Energia del fotone

28. Ras distanza fra atomo che assorbe a ed atomo che diffonde s Ns atomi che diffondono Fattore di smorzamento: perdita di fotoelettroni per diffusione anelastica Fattore di Debye-Waller: disordine k vettore d’onda associato al fotoelettrone As(k) ampiezza dell’onda diffusa all’indietro dall’atomo s

29. Trasformata di Fourier di (k) • Simile alla funzione di distribuzione radiale • Distanza • Numero • Tipo • Disordine strutturale

30. Molecole in fase gassosa

31. Mo coordinato con atomi di S ad una stessa distanza • Mo coordinato con 2 diversi atomi S e N • Mo coordinato con atomi di S a 2 diverse distanze

32. Osmio metallico 1 % Osmio su SiO2

33. Lega Cu46Zr54 Atomo di Zr circondato da 4.6 atomi di Cu a 0.274 nm e 5.1 atomi di Zr a 0.314 nm, le distanze Cu-Cu sono 0.247 nm.

34. INFORMAZIONI OTTENUTE DA EXAFS • Scegliendo differenti intervalli di energia dei raggi X incidenti possiamo studiare l’intorno dei diversi elementi dello stesso materiale • Numero e tipo di atomi primi vicini • Distanza dall'atomo che assorbe (1-3 gusci di solvatazione) • Gas - Liquidi - Solidi (cristallini e amorfi)

35. Fotone incidente, Elettrone uscente • Spettroscopia di fotoemissione (PES)Spettroscopia di fotoemissione X (XPS) Spettroscopia di fotoemissione UV (UPS) • Spettroscopia Auger (AES) • Elettrone incidente, Elettrone uscente (processo inelastico) • Spettroscopia Auger (AES) • Spettroscopia di perdita di energia dell’elettrone (EELS) • Fotone incidente, Fotone uscente • Struttura dell’assorbimento fine dei raggi X (EXAFS)