Serienformel
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wobei die Rydbergkonstante ist.
Bei ist die Frequenz und damit die Energie über
mal grösser.
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Ausbeute von Augerelektronen als Funktion der Ordnungszahl (gezeichnet nach [HG91])
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Augerelektronen treten durch einen Folgeprozess neben photoemittierten Elektronen auf. Als Konkurrenzprozess zur
Emission von Augerelektronen kann die durch den Elektronenübergang erzeugte Energie auch als charakteristische
Röntgenstrahlung abgegeben werden. Analysiert man die Energie dieser Strahlung, so spricht man von EDX (,,Energy
Dispersive X-Ray Analysis''). Die Abbildung zeigt, dass die Augerelektronenspektroskopie bei relativ niedrigen
Ordnungszahlen, EDX bei relativ hohen Ordnungszahlen einen empfindlichen Nachweis von Elementen ermöglicht. Wegen
der wesentlich grösseren Fluchttiefe von Photonen wird bei EDX jedoch über einen tiefen Bereich (ca. 1 m)
unter der Oberfläche gemittelt, so dass schon weitgehend Volumeneigenschaften erfasst werden. Der
Augerelektronenprozess ist bestimmt durch drei Orbitalenergien (siehe Abbildung unten).
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Elektronenenergien beim Auger-Prozess als Funktion der Ordnungszahl (gezeichnet nach [HG91])
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So lässt sich beispielsweise die kinetische Energie von
-Elektronen über
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grob abschätzen. Darin ist E(K) die Bindungsenergie des unteren Lochzustandes,
die Bindungsenergie des Elektrons, das diesen Lochzustand auffüllt, und
die effektive Bindungsenergie des emittierten Augerelektrons.
Letztere weicht signifikant von der Energie des neutralen Atoms ab, da starke
Wechselwirkungen zwischen den beiden Endzustandslöchern im Atom auftreten. So
wird in dem o.g. Beispiel nach Auffüllung der
-Schale durch das
-Elektron
die Bindungsenergie des
-Elektrons erhöht durch das Erzeugen eines Lochs
im
-Orbital. Die Loch/Loch-Wechselwirkung in der Endzustandskonfiguration
hängt dabei davon ab, ob beide Löcher in den Rumpfniveaus, ein Loch im
Rumpfniveau und ein anderes in schwächer gebundenen Bändern oder beide in
Bändern auftreten. In guter Näherung lassen sich die Augerelektronenenergien
abschätzen über:
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Auch gebräuchlich ist es, die Coulomb-Abstossung der Lochzustände über einen separaten Energieterm zu erfassen. Dabei wird angesetzt:
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Darin erfasst der Term
alle Korrelationseffekte. Bei hoher
Korrelation der Bewegung der Löcher und grosser räumlicher Nähe erfolgt starke
Coulomb-Abstossung. Diese qualitativen Beispiele machen deutlich, dass die
Augerelektronenspektroskopie neben dem überwiegenden Einsatz zur
Elementcharakterisierung auch zur Charakterisierung lokaler
Bindungsverhältnisse am Zentralatom herangezogen werden kann. Ebenso wie bei
XPS sind Augerelektronenübergänge unter ausschliesslicher Beteiligung von
Rumpfniveaus durch relativ scharfe Linien gekennzeichnet, deren Form in erster
Näherung unabhängig von der chemischen Umgebung ist, die jedoch eine
charakteristische chemische Verschiebung aufweisen können. Augerelektronen
unter Beteiligung des Valenzhandes zeigen dagegen eine extreme Abhängigkeit der
Linienform vom Zustand der Oberfläche. Eine quantitative Auswertung ist
allgemein schwierig, da wegen der Beteiligung mehrerer Orbitale eine Entfaltung
vorgenommen werden muss, um die Valenzbandstruktur aus Augerelektronenspektren
zu ermitteln. Die grosse Oberfiächenempfindlichkeit der
Augerelektronenspektroskopie ist durch die Fluchttiefe der Elektronen bei
kinetischen Energien der Elektronen unter 1000 eV gegeben.