FLUORESCENZA X ed EFFETTO AUGER

Presentazione sul tema: "FLUORESCENZA X ed EFFETTO AUGER"— Transcript della presentazione:

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 Sn Au

4 PROCESSO AUGER Pierre Auger 1923 Transizione KLL
PASSO 3 L’elettrone Auger KLL è emesso per conservare l’energia rilasciata al passo 2 PASSO 3 L’elettrone Auger KLL e’ 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

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7 Classificazione delle bande

8 Classificazione delle bande
Na2S2O3

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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 dipende dall’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 Fotoelettroni Ioni desorbiti

14 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 Assorbimento Energia del fotone

15 Dipendono dalla struttura locale (<1 nm) attorno all’atomo che
Oscillazioni del coefficiente di assorbimento vicino allo spigolo di assorbimento Dipendono dalla struttura locale (<1 nm) attorno all’atomo che assorbe Pt L3 edge (11564 eV) Lamina di Pt I0 IT 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 Spigolo di Cu K per CuCl e CuCl22H2O
Assorbanza Energia (keV) L’intero spettro di CuCl2 è spostato a più alte energie a causa dello stato di ossidazione più elevato (2+)

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

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

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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 k vettore d’onda associato al fotoelettrone
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 Here I show the Fourier transform of the Cu GR sample. Each peak corresponds to shell of atoms about the copper atoms. Here is a cartoon of two dimensional copper metal. Which shows three shells of atoms about each copper. Each corresponding to a peak in the Fourier transform of the data. Therefore the Fourier transform of the data is similar to an atomic radial distribution function the height of the peaks depends on the type and number of atoms at a particular distance and the width depends on the structural disorder of the atoms at that distance.

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 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 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 di perdita di energia dell’elettrone (EELS) Fotone incidente, Fotone uscente Struttura dell’assorbimento fine dei raggi X (EXAFS)