ICS 37.020;17.180 N 33
C
中华人民共和国国家标准
GB/T26533—2011
俄歇电子能谱分析方法通则
General rules for Auger electron spectroscopic analysis
2011-12-01实施
2011-05-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T26533—2011
目 次
前言
m
范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4 方法原理 5仪器 5.1仪器组成
1
2
5.2 仪器性能 6 样品分析步骤
7
7.1 能量标尺校正 7. 2 AES定性分析及操作步骤 7. 3 俄歇电子能谱的定量分析 7. 4 深度部析 7. 5 元素化学态分析 8分析结果的表述 8.1 俄歇全谱 8.2 窄谱 8.3 线扫描谱 8.4 深度析谱 8.5 多点显微对比分析 8.6 样品表面元素分布图（Augermap） 8.7 分析结果表述方式
图1 KL,L.俄歌跃迁图2 俄歌电子能谱简图图3 Cu、Au和Al三个参考物质的直接谱和微分谱（相对能量分辨率0.3%）
表1参考物质的俄歇电子动能参考值 GB/T 26533—2011
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草，本标准由全国微束分析标准化技术委员会（SAC/TC38)提出并归口。 本标准起草单位：清华大学化学系。 本标准主要起草人：姚文清、李展平、曹立礼、朱永法。
= GB/T 265332011
俄款电子能谱分析方法通购
1范围
本标准规定了以电子束为激发源的俄歇电子能谱（AES，AugerElectronSpectroscopy)的一般表面分析方法。
本标准适用于俄歇电子能谱仪。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注目期的引用文件，仅注目期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T22461一2008表面化学分析词汇 ISO/TR159692001表面化学分析深度分析溅射深度的测量（SurfaceChemicalAnalysis-
DepthProfiling—Measurementof SputteredDepth)
ISO18116：2005表面化学分析表面分析样品的制备和固定方法指南（SurfaceChemicalAnal- ysisGuidelines for Preparation and Mounting of Specimens for Analysis)
ISO18118：2002(E）表面化学分析AES和XPS均匀材料定量分析所用的实验相对灵敏度因子使用指南(SurfaceChemicalAnalysis—AESandXPS--GuidetouseofExperimentalRelativeSensi tivity Factors for the Quantitative Analysis of Homogeneous Materials)
ISO/TR18394：2006表面化学分析俄歇电子能谱化学信息来源（SurfaceChemical Analysis-AugerElectron Spectrometers-Derivationof Chemical Information)
ISO/TR19319：2003表面化学分析俄歇电子能谐和X射线光电子谱分析者对于横向分辨
率、分析范围和样品观察范围的测定（SurfaceChemicalAnalysis一AugerEletronSpectroscopyandX- ray Photoelectron SpectroscopyDetermination of Lateral Resolution, Analysis Area, and Sample Area Viewed by the Analyser)
ASTME1078—2002表面分析中制样和装样的标准指南（StandsardGuideforSpecimenPrepa- ration and Mounting in SurfaceAnalysis)
ASTME1829-—2002表面分析前样品处理标准指南（StandsardGuideforHandlingSpecimens Prior to Surface Analysis)
3术语和定义
GB/T22461一2008界定的术语和定义适用于本文件。
4方法原理
用一定能量的电子碰撞原子，使原子内层电子电离，这样在原子内层轨道上出现一个空位，形成了激发态正离子。在激发态离子的退激发过程中，外层轨道的电子可以向该空位跃迁并释放出能量，该能量又可以激发同一轨道层或更外层轨道的电子使之电离，这种电子就是俄歇电子。一般用W，X，Y。表
1 GB/T 26533—2011
示任意一个歇跃迁。图1清晰地表示出KL，L3俄歇跃迁。
俄歇电子动能与激发源种类和能量大小无关，是元素的固有特征。根据形成初始空穴壳层、随后弛豫及出射俄歇电子壳层的不同，在元素周期表中从锂到铀元素形成了KLL、LMM、MNN三大主跃迁系列，依据每个元素主俄歇跃迁谱峰所对应的动能大小就可以标识出元素的种类，用于元素的定性分析；根据样品中所检测到的各元素谱峰的相对强度，再经过适当的校正便可获得样品中各元素的相对含量进行定量分析。
真空能级
L3 L2 Li
图1KL,Ls俄歇跃迁
5仪器
5.1仪器组成 5.1.1 俄歇电子能谱
图2给出俄歇电子能谱的简图。它是由激发源、样品室、能量分析器、离子枪、检测器和数据采集、 处理及输出系统（包括计算机和记录仪等)及超高真空抽气系统等组成。
祥品室
能量分析器
检测器
氢离子枪
激发源（电子枪）
[超高真空系统］
数据采集、处理及输出系统
超高真空抽气系统
图2俄歌电子能谱简图
2 GB/T26533—2011
5.1.2激发源
俄歌电子能谱仪以聚焦电子束作为激发源，一般能量范围在0.5kV～30kV之间连续可调。常采用的工作能量为3kV、5kV、10kV。目前仅有这三个特定能量条件提供相应的元素灵敏度因子数据供定量分析。
在进行高分辨的微区扫描微探针显微分析时，需要提高电子束的加速电压，降低相应束流，以提高空间分辨。现代俄歇电子能谱仪采用高亮度的场发射电子源。 5.1.3能量分析器
能量分析器色散并聚焦不同能量的电子到检测器上。俄歇电子能谱仪中的能量分析器一般采用静电分析方式，通常采用固定减速比（FRR或CRR)模式，包括半球型分析器（HSA）和筒镜型分析器 (CMA)两类结构，分析器常配有减速系统。 5.1.4检测器
检测器是用于接收、倍增、检测电子的一种装置。常用的检测器有单通道电子倍增器（SCD）、单通道倍增器组合、多通道板检测器（MCP)和位敏检测器（PSD)等。 5.1.5数据采集、处理和输出系统
用计算机和相应的软件进行数据的采集和处理（如谱图的平滑、扣除本底、微分、积分、退卷积、谱峰拟合及定量计算等），并将分析结果以图文和数据形式输出。 5.1.6超高真空系统
俄歇电子能谱仪的激发源、样品室、能量分析器、检测器及离子枪都必须在超高真空条件下才能工作。超高真空可维持样品表面原状，减少污染，并可减少俄歇电子与残余气体分子的碰撞几率。俄歇电子能谱仪通常要求真空度优于10-7Pa。超高真空抽气系统主要由机械泵、涡轮分子泵或扩散泵、溅射离子泵、钛升华泵与冷阱等经适当组合而成。 5.1.7离子枪
离子枪一般采用氩离子源。主要应用于：清洁样品表面、进行深度剖析、利用低能离子束进行荷电中和。 5.2仪器性能 5.2.1电子枪加速电压：0.5kV~30kV。 5.2.2束流：0.5nA~10μA。 5.2.3束直径：10nm~0.5mm。 5.2.4分辨率：优于1%(Cu99.9%参考物质LsVV蜂）。 5.2.5信噪比：≥50(Cu99.9%参考物质L3VV峰）。
6样品
俄歇电子能谱仪常用于分析有一定导电性的片状、块状样品。粉末样品可采用适当的方法将其固定在样品台上再进行分析。安装样品时要尽量使样品与样品台有良好的电接触。部分绝缘样品经过特殊处理也可进行俄歇电子能谱分析。
3 GB/T26533—2011
7分析步骤
7.1能量标尺校正 7.1.1参考物质准备
俄歇电子能谱仪的能量标尺校正需准备Cu、Au和Al三种多晶参考物质，其纯度≥99.9%。测试前参考物质表面应按照ASTME1829一2002进行清洁。 7.1.2校正步骤 7.1.2.1将备好的参考物质按照ASTME1078一2002要求固定在样品台上，确保良好的电接触。 7.1.2.2按照ISO/TR19319：2003要求，用离子枪清洁样品表面直至碳、氧峰强度均低于最强信号 2%，确保参考物质元素峰强度最强。相对灵敏度因子选择按照IS018118：2002(E)进行。 7.1.2.3上述参考物质的测量应在24h内完成。如不能在24h内完成，在每次开始测量前要保证样品表面清洁程度达到7.1.2.2的要求。 7.1.2.4对Cu参考物质，记录M2.3VV和L3VV谱。每步间隔设为0.1eV，信噪比优于50：1。如图 3a)所示结果。 7.1.2.5对Au参考物质，记录MsN6.7N6.7谱。每步间隔设为0.1eV，信噪比优于20：1。如谱仪只能扫描到2keV或电子枪能量低于4kV,要用Cu和Al代替Au，对Au和Al要做和Cu相同的测量。 如图3b）所示结果。 7.1.2.6对A1参考物质，记录KL2.3L2.和LVV谱。每步间隔设为0.1eV，信噪比优于50：1。如图3c)所示结果。 7.1.3谱仪能量标尺的校正和确定 7.1.3.1分别测量参考物质的俄歇电子动能，包括直接谱峰动能和微分谱负峰动能。与表1所示值对比确定被标定仪器动能坐标的校正值。
表1参考物质的俄歌电子动能参考值
微分谱动能 Ert./ev 60(66) 915(923) 1 390(1396) 2 021(2 025)
直接谱动能 Er../ev 58(62) 914(918) 1388(1392) 2011(2016)
序号 n 1 2 3 4
俄歌峰 CuMa.s VV CuL,VV AlKL.sL2.3 AuM,Ns,Ns.
注1：当仪器相对能量分辨率低于0.3%时，对于AuM,Ne.7Ns.7可能只显示最低峰。 注2：当束能低于6keV及0.3% 7.1.3.2 仪器补偿误差E，计算方法见式（1)：
AE,=Emes.nErf.n
.(1)
式中： Emens n 检测获得的峰位；
4 GB/T26533—2011
Eref.. 表1给出的对应参考峰位。 注：测最校正时，应确认谱谐仪的参考能级是真空能级还是费米能级，正确选取表中对应参考能量。通常俄欧电子能
谱仪是以费米能级作参考。
7.1.3.3如△E、△Ez、△E和△E的值≤2eV，则认为谱仪已经校准。如上述四个值中任意个大于2eV，则需重新校正。完成第一次校正后，可重复多次以确保校正后的△E、△E2、△E和AE.均小于等于2eV。
注：如果所有的An值在3eV~6eV范围，说明仪器可能是以费米能级而不是以真空能级作参考，高能量分辨率谱
仪常出现这种情况。
(a)
Cu
1
200 400 600 800 1 000
电子动能/eV
a）Cu参考物质的直接谱和微分谱 (b)
o
A1
2
夫
OF
2
2
500
1 000
0 A
1 500
2 000
2. 4 (c) 2.0 1.6
电子动能/eV
b）A参考物质的直接谱和微分谱
0.8 1.2
激0.4
O
0. 4 0. 8 -1. 2
200 400 600 8001000 1 200 1 4001 600
0
电子动能/eV
c）AI参考物质的直接谱和微分谱
图3Cu、Au和AI三个参考物质的直接谱和微分谱（相对能量分辨率0.3%）
5 ICS 37.020;17.180 N 33
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中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T26533—2011
目 次
前言
m
范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4 方法原理 5仪器 5.1仪器组成
1
2
5.2 仪器性能 6 样品分析步骤
7
7.1 能量标尺校正 7. 2 AES定性分析及操作步骤 7. 3 俄歇电子能谱的定量分析 7. 4 深度部析 7. 5 元素化学态分析 8分析结果的表述 8.1 俄歇全谱 8.2 窄谱 8.3 线扫描谱 8.4 深度析谱 8.5 多点显微对比分析 8.6 样品表面元素分布图（Augermap） 8.7 分析结果表述方式
图1 KL,L.俄歌跃迁图2 俄歌电子能谱简图图3 Cu、Au和Al三个参考物质的直接谱和微分谱（相对能量分辨率0.3%）
表1参考物质的俄歇电子动能参考值 GB/T 26533—2011
前 言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草，本标准由全国微束分析标准化技术委员会（SAC/TC38)提出并归口。 本标准起草单位：清华大学化学系。 本标准主要起草人：姚文清、李展平、曹立礼、朱永法。
= GB/T 265332011
俄款电子能谱分析方法通购
1范围
本标准规定了以电子束为激发源的俄歇电子能谱（AES，AugerElectronSpectroscopy)的一般表面分析方法。
本标准适用于俄歇电子能谱仪。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注目期的引用文件，仅注目期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T22461一2008表面化学分析词汇 ISO/TR159692001表面化学分析深度分析溅射深度的测量（SurfaceChemicalAnalysis-
DepthProfiling—Measurementof SputteredDepth)
ISO18116：2005表面化学分析表面分析样品的制备和固定方法指南（SurfaceChemicalAnal- ysisGuidelines for Preparation and Mounting of Specimens for Analysis)
ISO18118：2002(E）表面化学分析AES和XPS均匀材料定量分析所用的实验相对灵敏度因子使用指南(SurfaceChemicalAnalysis—AESandXPS--GuidetouseofExperimentalRelativeSensi tivity Factors for the Quantitative Analysis of Homogeneous Materials)
ISO/TR18394：2006表面化学分析俄歇电子能谱化学信息来源（SurfaceChemical Analysis-AugerElectron Spectrometers-Derivationof Chemical Information)
ISO/TR19319：2003表面化学分析俄歇电子能谐和X射线光电子谱分析者对于横向分辨
率、分析范围和样品观察范围的测定（SurfaceChemicalAnalysis一AugerEletronSpectroscopyandX- ray Photoelectron SpectroscopyDetermination of Lateral Resolution, Analysis Area, and Sample Area Viewed by the Analyser)
ASTME1078—2002表面分析中制样和装样的标准指南（StandsardGuideforSpecimenPrepa- ration and Mounting in SurfaceAnalysis)
ASTME1829-—2002表面分析前样品处理标准指南（StandsardGuideforHandlingSpecimens Prior to Surface Analysis)
3术语和定义
GB/T22461一2008界定的术语和定义适用于本文件。
4方法原理
用一定能量的电子碰撞原子，使原子内层电子电离，这样在原子内层轨道上出现一个空位，形成了激发态正离子。在激发态离子的退激发过程中，外层轨道的电子可以向该空位跃迁并释放出能量，该能量又可以激发同一轨道层或更外层轨道的电子使之电离，这种电子就是俄歇电子。一般用W，X，Y。表
1 GB/T 26533—2011
示任意一个歇跃迁。图1清晰地表示出KL，L3俄歇跃迁。
俄歇电子动能与激发源种类和能量大小无关，是元素的固有特征。根据形成初始空穴壳层、随后弛豫及出射俄歇电子壳层的不同，在元素周期表中从锂到铀元素形成了KLL、LMM、MNN三大主跃迁系列，依据每个元素主俄歇跃迁谱峰所对应的动能大小就可以标识出元素的种类，用于元素的定性分析；根据样品中所检测到的各元素谱峰的相对强度，再经过适当的校正便可获得样品中各元素的相对含量进行定量分析。
真空能级
L3 L2 Li
图1KL,Ls俄歇跃迁
5仪器
5.1仪器组成 5.1.1 俄歇电子能谱
图2给出俄歇电子能谱的简图。它是由激发源、样品室、能量分析器、离子枪、检测器和数据采集、 处理及输出系统（包括计算机和记录仪等)及超高真空抽气系统等组成。
祥品室
能量分析器
检测器
氢离子枪
激发源（电子枪）
[超高真空系统］
数据采集、处理及输出系统
超高真空抽气系统
图2俄歌电子能谱简图
2 GB/T26533—2011
5.1.2激发源
俄歌电子能谱仪以聚焦电子束作为激发源，一般能量范围在0.5kV～30kV之间连续可调。常采用的工作能量为3kV、5kV、10kV。目前仅有这三个特定能量条件提供相应的元素灵敏度因子数据供定量分析。
在进行高分辨的微区扫描微探针显微分析时，需要提高电子束的加速电压，降低相应束流，以提高空间分辨。现代俄歇电子能谱仪采用高亮度的场发射电子源。 5.1.3能量分析器
能量分析器色散并聚焦不同能量的电子到检测器上。俄歇电子能谱仪中的能量分析器一般采用静电分析方式，通常采用固定减速比（FRR或CRR)模式，包括半球型分析器（HSA）和筒镜型分析器 (CMA)两类结构，分析器常配有减速系统。 5.1.4检测器
检测器是用于接收、倍增、检测电子的一种装置。常用的检测器有单通道电子倍增器（SCD）、单通道倍增器组合、多通道板检测器（MCP)和位敏检测器（PSD)等。 5.1.5数据采集、处理和输出系统
用计算机和相应的软件进行数据的采集和处理（如谱图的平滑、扣除本底、微分、积分、退卷积、谱峰拟合及定量计算等），并将分析结果以图文和数据形式输出。 5.1.6超高真空系统
俄歇电子能谱仪的激发源、样品室、能量分析器、检测器及离子枪都必须在超高真空条件下才能工作。超高真空可维持样品表面原状，减少污染，并可减少俄歇电子与残余气体分子的碰撞几率。俄歇电子能谱仪通常要求真空度优于10-7Pa。超高真空抽气系统主要由机械泵、涡轮分子泵或扩散泵、溅射离子泵、钛升华泵与冷阱等经适当组合而成。 5.1.7离子枪
离子枪一般采用氩离子源。主要应用于：清洁样品表面、进行深度剖析、利用低能离子束进行荷电中和。 5.2仪器性能 5.2.1电子枪加速电压：0.5kV~30kV。 5.2.2束流：0.5nA~10μA。 5.2.3束直径：10nm~0.5mm。 5.2.4分辨率：优于1%(Cu99.9%参考物质LsVV蜂）。 5.2.5信噪比：≥50(Cu99.9%参考物质L3VV峰）。
6样品
俄歇电子能谱仪常用于分析有一定导电性的片状、块状样品。粉末样品可采用适当的方法将其固定在样品台上再进行分析。安装样品时要尽量使样品与样品台有良好的电接触。部分绝缘样品经过特殊处理也可进行俄歇电子能谱分析。
3 GB/T26533—2011
7分析步骤
7.1能量标尺校正 7.1.1参考物质准备
俄歇电子能谱仪的能量标尺校正需准备Cu、Au和Al三种多晶参考物质，其纯度≥99.9%。测试前参考物质表面应按照ASTME1829一2002进行清洁。 7.1.2校正步骤 7.1.2.1将备好的参考物质按照ASTME1078一2002要求固定在样品台上，确保良好的电接触。 7.1.2.2按照ISO/TR19319：2003要求，用离子枪清洁样品表面直至碳、氧峰强度均低于最强信号 2%，确保参考物质元素峰强度最强。相对灵敏度因子选择按照IS018118：2002(E)进行。 7.1.2.3上述参考物质的测量应在24h内完成。如不能在24h内完成，在每次开始测量前要保证样品表面清洁程度达到7.1.2.2的要求。 7.1.2.4对Cu参考物质，记录M2.3VV和L3VV谱。每步间隔设为0.1eV，信噪比优于50：1。如图 3a)所示结果。 7.1.2.5对Au参考物质，记录MsN6.7N6.7谱。每步间隔设为0.1eV，信噪比优于20：1。如谱仪只能扫描到2keV或电子枪能量低于4kV,要用Cu和Al代替Au，对Au和Al要做和Cu相同的测量。 如图3b）所示结果。 7.1.2.6对A1参考物质，记录KL2.3L2.和LVV谱。每步间隔设为0.1eV，信噪比优于50：1。如图3c)所示结果。 7.1.3谱仪能量标尺的校正和确定 7.1.3.1分别测量参考物质的俄歇电子动能，包括直接谱峰动能和微分谱负峰动能。与表1所示值对比确定被标定仪器动能坐标的校正值。
表1参考物质的俄歌电子动能参考值
微分谱动能 Ert./ev 60(66) 915(923) 1 390(1396) 2 021(2 025)
直接谱动能 Er../ev 58(62) 914(918) 1388(1392) 2011(2016)
序号 n 1 2 3 4
俄歌峰 CuMa.s VV CuL,VV AlKL.sL2.3 AuM,Ns,Ns.
注1：当仪器相对能量分辨率低于0.3%时，对于AuM,Ne.7Ns.7可能只显示最低峰。 注2：当束能低于6keV及0.3% 7.1.3.2 仪器补偿误差E，计算方法见式（1)：
AE,=Emes.nErf.n
.(1)
式中： Emens n 检测获得的峰位；
4 GB/T26533—2011
Eref.. 表1给出的对应参考峰位。 注：测最校正时，应确认谱谐仪的参考能级是真空能级还是费米能级，正确选取表中对应参考能量。通常俄欧电子能
谱仪是以费米能级作参考。
7.1.3.3如△E、△Ez、△E和△E的值≤2eV，则认为谱仪已经校准。如上述四个值中任意个大于2eV，则需重新校正。完成第一次校正后，可重复多次以确保校正后的△E、△E2、△E和AE.均小于等于2eV。
注：如果所有的An值在3eV~6eV范围，说明仪器可能是以费米能级而不是以真空能级作参考，高能量分辨率谱
仪常出现这种情况。
(a)
Cu
1
200 400 600 800 1 000
电子动能/eV
a）Cu参考物质的直接谱和微分谱 (b)
o
A1
2
夫
OF
2
2
500
1 000
0 A
1 500
2 000
2. 4 (c) 2.0 1.6
电子动能/eV
b）A参考物质的直接谱和微分谱
0.8 1.2
激0.4
O
0. 4 0. 8 -1. 2
200 400 600 8001000 1 200 1 4001 600
0
电子动能/eV
c）AI参考物质的直接谱和微分谱
图3Cu、Au和AI三个参考物质的直接谱和微分谱（相对能量分辨率0.3%）
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