يتم إنشاء إلكترونات أوجير عندما يتم اطلاق الذرات المثارة بالطاقة الإضافية إلى إلكترون، حيث يخرج بعد ذلك كإلكترون أوجيه إذ يجمع AES ويقيس الطاقات الحركية لإلكترونات أوجيه المنبعثة، والتي تتميز بالعناصر الموجودة على السطح القريب للعينة.
ما هو تأثير أوجير
تأثير أوجيه هو نظرية يتم عن طريقها إخراج الإلكترونات التي تكون طاقتها مرتفعة من داخل الذرات؛ بسبب الانتقال إلى أسفل بواسطة إلكترون آخر في الذرة، في التحليل الطيفي لأوجيه يتم إنشاء الفراغ بواسطة القصف بالإلكترونات الذي يتميز بطاقته المرتفعة، ولكن يمكن أن يحدث تأثير أوجير إذا تم إنتاج الفراغ عن طريق تفاعلات أخرى، حيث لوحظ كواحدة من طرق إعادة ترتيب الإلكترون بعد التقاط الإلكترون في النواة.
تم تبسيط الرسم التخطيطي لانبعاث إلكترون أوجيه أعلاه لأن الطاقة المنقولة إلى الإلكترون الخارجي لإخراجها، حيث لن يتم نقلها بشكل عام بالكامل إلى هذا الإلكترون، ولكن يمكن أيضًا إنتاج فوتون مع الإلكترون المقذوف، بأخذ مثال على الانتقال الذي أنتج أشعة سينية Kα يوضح الرسم التوضيحي طاقة فوتون الأشعة السينية Kα مقسمة بين الطاقة الحركية لإلكترون أوجيه والفوتون المنبعث بعد التغلب على طاقة ربط الإلكترون U.
إذا تمت إزالة إلكترون غلاف داخلي من ذرة فإن إلكترونًا من مستوى أعلى سينتقل بسرعة إلى أسفل لملء الفراغ، وفي بعض الأحيان يكون هذا الانتقال مصحوبًا بفوتون منبعث تتطابق طاقته الكمومية مع فجوة الطاقة بين المستوى العلوي والسفلي، ونظرًا لأن هذه الطاقة الكمومية بالنسبة للذرات الثقيلة ستكون في منطقة الأشعة السينية فإنها تسمى عادةً مضان الأشعة السينية، وتؤدي عملية الانبعاث هذه للذرات الخفيفة والإلكترونات الخارجية إلى ظهور أطياف الخط.
في حالات أخرى تُعطى الطاقة المنبعثة من الانتقال الهابط إلى أحد الإلكترونات الخارجية بدلاً من الفوتون ثم يُطرد هذا الإلكترون من الذرة بطاقة مساوية للطاقة التي فقدها الإلكترون، مما أدى إلى الانتقال إلى الأسفل ناقص طاقة الارتباط للإلكترون المقذوف من الذرة.
على الرغم من أن تحليل طيف الطاقة لهذه الإلكترونات المنبعثة أكثر مشاركة في التفسير من الأطياف الضوئية، إلا أنه يعطي معلومات حول مستويات الطاقة الذرية، حيث أن تأثير أوجيه يحمل بعض التشابه مع التحويل الداخلي للنواة والذي يقذف أيضًا إلكترونًا.
تطور تأثير أوجير
تمت ملاحظة عملية انبعاث أوجيه ونشرها في عام 1922 بواسطة ليز مايتنر عالمة الفيزياء النمساوية السويدية كأثر جانبي في بحثها التنافسي عن إلكترونات بيتا النووية مع الفيزيائي البريطاني تشارلز دروموند إليس، واكتشفها الفيزيائي الفرنسي بيير فيكتور أوجيه بشكل مستقل في عام 1923 بعد تحليل تجربة غرفة ويلسون السحابية وأصبحت الجزء المركزي من عمله لنيل درجة الدكتوراه.
تم تطبيق أشعة سينية عالية الطاقة لتأين جزيئات الغاز ومراقبة الإلكترونات الكهروضوئية، حيث اقترحت مراقبة مسارات الإلكترون التي كانت مستقلة عن تردد الفوتون الساقط آلية للتأين الإلكتروني الذي نتج عن تحويل داخلي من الطاقة من الانتقال الخالي من الإشعاع، وأظهر المزيد من التحقيقات والعمل النظري باستخدام ميكانيكا الكم الأولية وحسابات معدل الانتقال أي احتمالية الانتقال أن التأثير كان تأثيرًا غير إشعاعي أكثر من تأثير التحويل الداخلي.
- كم عدد الإلكترونات المشاركة في تأثير أوجيه: من العلاقة بين انبعاث الأشعة السينية وانبعاث أوجيه يُشار إلى الأخير أحيانًا على أنه انتقال بلا إشعاع حيث لوحظ أن هناك ثلاثة إلكترونات، وبالتالي ثلاثة مستويات من طاقة الإلكترون متضمنة في هذه العملية طاقة الربط لحالة ثقب النواة الأولية وطاقة الربط للإلكترون.
- ما هو تحليل أوجير: التحليل الطيفي لأوجير (AES أو Auger) هي تقنية تحليلية حساسة للسطح تستخدم شعاعًا إلكترونيًا عالي الطاقة كمصدر للإثارة، ويمكن للذرات التي تثيرها حزمة الإلكترون أن تسترخي لاحقًا مما يؤدي إلى انبعاث إلكترونات أوجيه.
أوجير الطيف من سطح نيتريد الإنديوم
يمكن استخدام تأثير أوجيه في الدراسات السطحية، ويمكن استخدام قياس الطاقات المميزة لإلكترونات أوجيه لتحديد الذرات الموجودة على أو بالقرب من سطح مادة صلبة، حيث تتضمن الأطياف أدناه قياس عدد الإلكترونات من السطح كدالة للطاقة أثناء قصفها بحزمة إلكترونية من الطاقة الثابتة.
في دراساته لأسطح الأغشية الرقيقة لنتريد الإنديوم استخدم رودرا بهاتا التحليل الطيفي الإلكتروني لأوجير للكشف عن وجود ملوثات على السطح ولتأكيد فعالية الإجراءات لإزالة تلك الملوثات، حيث تم قصف مطياف أوجيه السطح بـ 3000 إلكترون إلكترون مما أدى إلى إزالة بعض الإلكترونات الداخلية من الذرات القريبة من السطح.
على الرغم من أن مستويات الطاقة الذرية للذرات مضطربة بشكل كبير؛ بسبب وجود ذرات أخرى في المادة الصلبة إلا أنها لا تزال من سمات العناصر الكيميائية وتمكن المرء من اكتشاف وجود ذرات تلك العناصر.
بعد أن اكتشف وجود ذرات الكربون والأكسجين على السطح بالإضافة إلى الإنديوم والنيتروجين المقصودين قام بقصف السطح بذرات الهيدروجين بتقنية تسمى (AHC) أو تنظيف الهيدروجين الذري، مما أدى هذا إلى إزالة الأكسجين بشكل فعال ولكنه ترك بعض الكربون المتبقي، إذ أكد التحليل الطيفي لأوجير الإزالة الفعالة لملوثات الكربون والأكسجين.
أوجير الكترون
تأثير أوجير الكترون هو عملية سميت على اسم الفيزيائي الفرنسي بيير أوجيه، حيث يتم إخراج الإلكترونات ذات الطاقات المميزة من الذرات استجابة لانتقال إلى أسفل بواسطة إلكترون آخر في الذرة يعني ملء الفراغ الداخلي للذرة، بدلاً من ذلك من انبعاث الإشعاع الكهرومغناطيسي، وتُعرف هذه الإلكترونات المنبعثة ذات الطاقات المميزة بإلكترونات أوجيه.
تُلاحظ هذه العملية كإحدى طرق إعادة ترتيب الإلكترون بعد التقاط الإلكترون في النواة، ونظرًا لأن التقاط الإلكترون يترك فراغًا في مستوى طاقة الإلكترون الذي جاء منه الإلكترون، فإن الإلكترونات الخارجية للذرة تتسلل لأسفل لملء المستويات الذرية السفلية وعادةً ما تنبعث أشعة سينية مميزة واحدة أو أكثر.
في بعض الأحيان قد تتفاعل الأشعة السينية مع إلكترون مداري آخر، والذي قد يتم طرده من الذرة، حيث يسمى هذا الإلكترون المقذوف الثاني إلكترون أوجيه، ويُطلق على احتمال انبعاث إلكترون أوجيه اسم عائد أوجيه، حيث ينخفض إنتاج أوجيه مع العدد الذري، وبالنسبة للزنك (Z = 30) فإن احتمالات انبعاث الأشعة السينية من الغلاف الداخلي وانبعاث إلكترونات أوجيه متساوية تقريبًا.
يمكن أيضًا إنتاج الفراغ الداخلي للذرة عن طريق القصف بإلكترونات عالية الطاقة أو الأشعة السينية، ويمكن استخدام هذه الطريقة في مطيافية أوجيه الإلكترونية والتي تقيس شدة إلكترونات أوجيه التي تنتج كدالة لطاقة إلكترون أوجيه، حيث يمكن استخدام التحليل الطيفي للإلكترون أوجيه لتحديد هوية الذرات المنبعثة، وهو أحد أكثر التقنيات التحليلية السطحية شيوعًا لتحديد تكوين الطبقات السطحية للعينة.
تعتمد الطاقة الحركية (KE) لإلكترون أوجير المنبعث على انتقال المثقاب المحدد الذي يحدث، على سبيل المثال (KLL) والبيئة الكيميائية للذرة.
