تاریخچه:
اثر اوژه به طورمستقل به وسیلهٔ لایس میتنر و پیر اوژه در دههٔ ۱۹۲۰ میلادی کشف شد.گرچه این اکتشاف به وسیلهٔ میتنر بود و درابتدا در روزنامهٔ Zeitschrift für Physik در ۱۹۲۲۲منتشر شد، اما اوژه در بسیاری از جوامع علمی به عنوان کاشف این اثر شناخته میشود. تااوایل دههٔ ۱۹۵۰، انتقالهای اوژه به وسیلهٔ طیفشناسان به عنوان آثاری مزاحم شناخته میشدند و شامل اطلاعات موادی مرتبط زیادی نبودند، اما برای بیان ناهنجاریهادر اطلاعات طیفسنجی پرتو ایکس به کار میرفتند. با این وجود از سال ۱۹۵۳، AESیه تکنیکی کاربردی و توصیف سرراست برای تفحص محیطهای سطحی شیمیایی و ترکیبی تبدیلشدهاست و در متالورژی، شیمی حالت گاز و در صنعت ریزالکترونیکها کاربردهایی پیدا کردهاست.
اسپكتروسكوپی الكترون اوژه یك روش آنالیز استاندارد در فیزیك سطح و فصل مشتركها ست. در سادهترین استفاده از آن تمیز بودن سطح نمونة مورد مطالعه در شرایط خلاء فوق بالا قابل بررسی است. خلاء فوق بالا از این جهت ضرورت دارد كه الكترونها در محیط آزمایش با ذرات كمتری برخوردداشته باشند و علاوه بر این آلودگیهای محیط كمتر جذب سطح مورد مطالعه شوند. سایرزمینههای مهم استفاده از این روش دربرگیرندة مطالعة روند رشد لایه و تركیب شیمیایی سطح (تحلیل الكترونی) و همچنین آنالیز در راستای عمق نمونه هستند. در موردآخر لازم است هر مرحله اسپكتروسكوپی الكترون اوژه با اسپاترنیگ متوالی نمونه همراه شود. 1000eV بهمعنی مشاهدة عمقی به طول 15A است. در نتیجة فرایند اوژه الكترونهای ثانویهای با توزیع انرژی نسبتاً تیز بدست میآیند. این الكترونهای ثانویه از لحاظ انرژی توسط تحلیلگرهای استانداردی آشكارسازی میشوند. یكی از این تحلیلگرها، تحلیلگر آینهایاستوانهای است كه در اكثر موارد به كار میرود. به دلیل محدودیت درعمق فرارالكترونهای اوژه، این روش، یك روش آنالیز حساس به سطح است.
در حالت كلی توسط AES عمقی در حدود10-30 A2-5keV دارد با یونیزاسیون تراز هستهای (k یاL) وبیرون انداختن یك الكترون، یك حفره در آن تراز ایجاد میكند. الكترون فرودی والكترون تراز هستهای اتم را با انرژی نامعلومی ترك میكنند. در نتیجه ساختارالكترونی اتم یونیزه شده بازآرایی میشود و در این بازآرایی یك الكترون ازترازهایی با انرژی بالاتر این حفره را پر میكند. این گذار با مقداری انرژی همراهاست كه میتواند به دو صورت پدیدار شود. یا یك فوتونX تابش كند یا اینكه به صورت انرژیجنبشی به یكی از الكترونها انتقال یاید. این الكترون میتواند در همان تراز انرژییا تراز انرژی بالاتری باشد. در نتیجه این الكترون انرژی كاملاً مشخصی موسوم بهانرژی اوژه دارد. از آنجا كه انرژی الكترون خروجی مستقیماً به اختلاف رامطالعه كرد. باریكه الكترون فرودی اولیه كه انرژی بین ترازهای انرژی هستهای اتمبستگی دارد به اندازهگیری انرژی این الكترون برای مشخص كردن نوع اتم به كار میرود.
فرض کنید كه الکترون حفرة اولیه در تراز K ایجاد میشود، یك الكترون از تراز L1 این حفره را پرمیكند و الكترون تراز L2 به صورت الكترون اوژه از سطح خارج میشود. در فرایند اوژه همواره دو حفره نهایی بر جای میمانند، وقتی اتم در یك جامد قرار داشته باشد، ایندو حفره میتوانند در نوار ظرفیت باقی ایجاد شوند. بنابر اظهار نظر اوژه ، فوتوالکترون بر اثر یونش اتم و کنده شدن الکترون از پوسته داخلی تولید می شود. الکترون دوم که انرژی اش ثابت است از بازآرایی الکترونی اتم یونیده حاصل می شود و ، در نتیجه ، انرژی آن یکی از مشخصه های اتم یونیده است. این بازآرایی از طریق برهم کنش الکترون باالکترون ، که مولد نیرویی دافعه است و می تواند بر نیروی جاذبهناشی از برهم کنشالکترون با هسته فایق آید ، صورت می گیرد. توجه کنید که اتم یونیده باتهی جای الکترونی که در پوسته ی داخلی دارد ، اشعه ایکس نیز به وجود می آورد.
در حالت كلی بیشترین شدت كه در فراینداوژه مشاهده میشود مربوط به وضعیتی است كه دو حفره نهایی در ناحیهای با بیشتری چگالی حالت در نوار ظرفیت بوجود آمده باشند. برای هر عنصری با عدد اتمی خاص یكی ازگذارهای اوژه با بیشترین احتمال به وقوع میپیوندد یا به عبارتی بیشترین شدت خروجی را دارد. بر همین اساس در این روش هر عنصر یك انرژی اوژة اصلی و انرژیهای اوژه فرعی دارد كه همگی مانند اثر انگشت به شناسایی اتم كمك میكنند.
تجهیزات استاندارداسپكتروسكوپی این سیستم شامل یك تفنگ الكترونی میشود كه باریكه الكترونی با انرژی2-5keV را تولید میكند. یك تحلیلگر آینهایاستوانهای برای مشخص كردن انرژی الكترونهای و تعداد آنها ( که معرف غلظت عنصرمورد نظر است) به كار میرود. این تفنگ الكترونی معمولاً به صورت هممحور باCMA نصب میشود. الكترونهای ثانویه یك زمینة نسبتاًبزرگ دارند و الكترونهای اوژه به صورت قلههای نهچندان بزرگی روی این طیف زمینهقرار دارند.
تحلیل طیف الکترونهای اوژه: یک طیف الکترون اوژه اطلاعات متنوعی در مورد سطح لایهمورد مطالعه به دست می دهد. اما اولین اطلاعاتی که می توان به دست آورد نوع عنصر وغلظت نسبی آن عنصر است که به این منظور موقعیت قله اصلی ( قله مربوط به محتمل ترینگذار الکترون اوژه) و همچنین قله های فرعی آن عنصر را باید شناسایی کرد.
کاربرد های الکترون اوژه عبارتند از:
آنالیز ترکیبی منطقه ۵ تا ۳ نانومتر نزدیک سطح برای تمام عناصر بهجز هیدروژن و هلیم،رسممنحنی عمق – ترکیب و آنالیز فیلم نازک،آنالیز شیمیایی تجزیه جانبی بالای سطح ومطالعات ناهمگون برای تعیین متغیرهای ترکیبی در محدوده بزرگ تراز ۱۰۰ نانومتر،آنالیز مرزدانه و دیگر سطوح مشترک به وجود آمده شده به وسیله ترک،تشخیص فازها در مقاطع میانی،آنالیز عدم خلوص سطوحمواد برای تضمین کارکرد آن در خواصی مثل خوردگی، فرسودن، تحریک ثانوی الکترون وتجزیه، تشخیص محصولات واکنش شیمیایی برای مثال در اکسایش و خوردگی، ارزیابی ترکیبی در عمق فیلمهای سطحی، پوشش، و فیلمهاینازک به کار رفته برای تغییر و تبدیل مختلف سطوح متالوژیکی و کاربرد میکروالکترونی،آنالیز شیمیایی مرزدانه برای ارزیابی نقش رسوب مرزدانهای و تفکیک محلول روی خواصمکانیکی، خوردگی و خوردگی تنشی جامدات،(فلزها، سرامیکها و موادآبی) با فشار بخارهای نسبتاً پایین (کمتر از ۱۰-۸ تور در دمای اتاق). مواد با فشار بخار بالامیتوانند با خنک کردن نمونه استفاده شوند. به طور مشابه، بسیاری از نمونههایمایع میتوانند به وسیله خنک کردن یا به وسیله به کار بردن یک فیلم نازک در داخلیک پایه رسانا استفاده شوند. الکترون ثانویه ( Secondaryelectron) الکترونیست که محصول یونیزاسیون است. یونیزاسیون میتواند دراثر تابش یک پرتو از فوتون، الکترون یا یون با انرژی کافی برای کندن الکترون ازماده باشد. الکترون کنده شده همان الکترون ثانویه است. این الکترونها معمولاً کمانرژیند(زیر ۵۰ الکترونولت). الکترون های اوژهدارای رنج باریکی از انرژی هستند و البته میزان آن بسته به نوع عنصر دارد اماتفاوت بین انرژی های الکترون های اوژه اندک است در حالیکه الکترون های ثانویهدارای رنج وسیع تر انرژی متشکل از الکترون هایی با انرژی های متنوع هستند.