俄歇效应

俄歇效应

“俄歇效应”是以其发现者，法国人皮埃尔·维克托·俄歇（Pierre Victor Auger）的名字命名的。

当X射线或γ射线辐射到物体上时，由于光子能量很高，能穿入物体，使原子内壳层上的束缚电子发射出来。当一个处于内层电子被移除后，在内壳层上出现空位，而原子外壳层上高能级的电子可能跃迁到这空位上，同时释放能量。一定的内原子壳空位可以引起一个或多个俄歇电子跃迁。跃迁时释放的能量将以辐射的形式向外发射。通常能量以发射光子的形式释放，但也可以通过发射原子中的一个电子来释放，被发射的电子叫做俄歇电子。被发射时，俄歇电子的动能等于第一次电子跃迁的能量与俄歇电子的离子能之间的能差。这些能级的大小取决于原子类型和原子所处的化学环境。

奥地利科学家Lise Meitner在1920年首先观察到俄歇过程。1925年，Pierre Victor Auger在Wilson云室实验中采用高能X射线来电离气体，并观察到了光电子。对电子的测量分析表明其轨迹与入射光子的频率无关，这表明电子电离的机制是原子内部能量交换或无辐射跃迁；运用基本量子力学计算出跃迁率和跃迁概率，以及进一步的实验和理论研究表明，该效应的机制是无辐射跃迁，而非内部能量交换。

俄歇电子能谱

俄歇电子能谱，是用X射线或高能电子束来产生俄歇电子，测量其强度和能量的关系而得到的谱线。其结果可以用来识别原子及其原子周围的环境。

俄歇复合

俄歇复合是半导体中一个类似的俄歇现象：一个电子和空穴（电子空穴对）可以复合并通过在能带内发射电子来释放能量，从而增加能带的能量。其逆效应称作碰撞电离。

图1 俄歇电子能谱仪

1953 年，兰德首次进行了俄歇电子能谱用于表面分析的研究。到1967年哈里斯采用电子能量微分法，使电子能量分布曲线上的俄歇谱峰通本底区分开来，才使得俄歇效应的应用走上实用阶段。

基于俄歇效应的俄歇电子能谱仪是一种实用较广的表面分析仪器

它靠检测自表面逸出的俄歇电子的特征能谱铏表面成份分析，了解表面的化学环境等。俄歇电子能谱仪的结构如图1所示，它由置于超高真空的旋转式样品台、电子枪（激发源）、离子枪、电子能量分析器、电子探测器等部件组成主体，附加检测电路及记录显示系统组成，近代产品都配有计算机进行数据处理。

俄歇效应作用是研究核子过程（如捕捉过程与内转换过程）的重要手段。同时从俄歇电子的能量与强度，可以求出原子或分子中的过渡几率。反之，由已知能量的俄歇光谱线，可以校准转换电子的能量。按照这一效应，已制成俄歇电子谱仪，在表面物理、化学反应动力学、冶金、电子等的领域内进行着高灵敏度的检测与快速分析。