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FLUORESCENZA X ed EFFETTO AUGER. Probabilità relative di rilassamento di una buca nel guscio K Gli elementi leggeri hanno una sezione durto piccola per.

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Presentazione sul tema: "FLUORESCENZA X ed EFFETTO AUGER. Probabilità relative di rilassamento di una buca nel guscio K Gli elementi leggeri hanno una sezione durto piccola per."— Transcript della presentazione:

1 FLUORESCENZA X ed EFFETTO AUGER

2 Probabilità relative di rilassamento di una buca nel guscio K Gli elementi leggeri hanno una sezione durto piccola per lemissione di raggi X Numero atomico Probabilità Emissione di elettrone Auger Emissione di fotone X

3 FLUORESCENZA X Sn Au

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

5 Elettroni Auger e fotoelettroni: spettroscopia risolta nel tempo

6

7 Classificazione delle bande

8 Na 2 S 2 O 3

9

10 IDENTIFICAZIONE DI ELEMENTI

11 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 CAPACITA DELLA SPETTROSCOPIA AUGER

12 ENERGIA DI UNA BANDA FOTOELETTRONICA Dipende dallenergia del fotone X ENERGIA DI UNA BANDA AUGER Non dipende dallenergia del fotone X CONFRONTO XPS - AUGER

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

14 Coefficiente di assorbimento (m) vs. lenergia del fotone incidente Lassorbimento diminuisce al crescere dellenergia Salti corrispondono ad eccitazione di elettroni di nocciolo SPETTROSCOPIA DI ASSORBIMENTO DI RAGGI X Assorbimento Energia del fotone

15 Pt L 3 edge (11564 eV) Oscillazioni del coefficiente di assorbimento vicino allo spigolo di assorbimento Dipendono dalla struttura locale (<1 nm) attorno allatomo che assorbe Lamina di Pt I0I0 ITIT x

16 XANES X-ray Adsorption Near Edge Spectroscopy EXAFS Extended 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 Lintero spettro di CuCl 2 è spostato a più alte energie a causa dello stato di ossidazione più elevato (2+) Spigolo di Cu K per CuCl e CuCl 2 2H 2 O Assorbanza Energia (keV)

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

20 Kr x E (KeV) Atomi Molecole Interferenza positiva Interferenza negativa Onda uscente e-e- A A B BA EXAFS : Interpretazione fenomenologica Br 2 XANES Energia del fotone (eV) x Br 2 Kr

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

22 B A Diffusione singola Diffusione doppia Diffusione tripla R AB A B C A B C A B C C

23

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

26 Energia del fotone Se il numero di coordinazione diminuisce

27 Energia del fotone Se la distanza di legame diminuisce

28 Fattore di Debye-Waller: disordine R as distanza fra atomo che assorbe a ed atomo che diffonde s N s atomi che diffondono Fattore di smorzamento: perdita di fotoelettroni per diffusione anelastica k vettore donda associato al fotoelettrone A s (k) ampiezza dellonda diffusa allindietro dallatomo s

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

30 Molecole in fase gassosa

31 (a)Mo coordinato con atomi di S ad una stessa distanza (b)Mo coordinato con 2 diversi atomi S e N (c)Mo coordinato con atomi di S a 2 diverse distanze

32 Osmio metallico 1 % Osmio su SiO 2

33 Lega Cu 46 Zr 54 Atomo di Zr circondato da 4.6 atomi di Cu a nm e 5.1 atomi di Zr a nm, le distanze Cu-Cu sono nm.

34 INFORMAZIONI OTTENUTE DA EXAFS Scegliendo differenti intervalli di energia dei raggi X incidenti possiamo studiare lintorno 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 dellelettrone (EELS) Fotone incidente, Fotone uscente Struttura dellassorbimento fine dei raggi X (EXAFS)


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