Espectroscopia electrónica Auger para niños

La espectroscopia electrónica Auger es una técnica especial que los científicos usan para estudiar la superficie de los materiales. Imagina que es como un "microscopio" muy potente que nos permite saber de qué están hechas las capas más externas de un objeto. Esta técnica se basa en un fenómeno llamado emisión Auger. Para usarla, se bombardea una muestra con rayos X o electrones muy energéticos.

Dos vistas del proceso Auger. (a) ilustra secuencialmente los pasos implicados en la desexcitación Auger. Un electrón incidente (o fotones) crea un agujero central en el nivel 1s. Un electrón desde el nivel 2s rellena el agujero 1s y la energía de transición se imparte a un electrón 2p que se emite. El estado atómico final así tiene dos orificios, uno en el orbital 2s y el otro en el orbital 2p. (b) ilustra el mismo proceso utilizando la notación espectroscópica, .

¿Qué es la Espectroscopia Electrónica Auger?

La espectroscopia electrónica Auger (a menudo llamada AES por sus siglas en inglés) es una herramienta muy útil en la ciencia de superficies y la ciencia de materiales. Su objetivo principal es analizar la composición química de las capas más externas de un material, es decir, su superficie.

¿Cómo funciona el Proceso Auger?

Cuando se usa esta técnica, se mide la cantidad de electrones que salen de la superficie de una muestra y la energía que tienen. Algunos de estos electrones son los llamados "electrones Auger".

• Estos electrones Auger suelen tener energías bajas, generalmente menos de 1000 eV.
• Debido a sus bajas energías, solo los electrones que provienen de las primeras capas atómicas de la superficie pueden escapar y ser detectados. Esto hace que la técnica sea muy sensible a lo que hay en la superficie del material.
• Por eso, la espectroscopia Auger se considera una técnica de superficie, similar a la XPS.

El proceso Auger ocurre con más facilidad en elementos ligeros (con pocos protones), aunque puede detectar muchos elementos, desde el litio (Z=3) hasta el uranio (Z=92). El resultado de la medición es un gráfico con "picos". Cada pico nos ayuda a identificar qué tipos de átomos están presentes en la muestra y cómo están conectados con otros átomos.

Historia y Usos de la Espectroscopia Auger

Al principio, la espectroscopia Auger se usaba principalmente para investigar gases. Pero en las décadas de 1960 y 1970, con el desarrollo de instrumentos que podían crear un vacío ultra alto (un espacio casi sin aire), la técnica se volvió muy popular para analizar materiales sólidos.

Hoy en día, gracias a instrumentos más pequeños y eficientes, la espectroscopia Auger se usa incluso en la industria. Por ejemplo, se emplea en el control de calidad en la fabricación de productos electrónicos y semiconductores. Esta técnica fue una de las bases para el desarrollo de la nanotecnología, que se ocupa de materiales y dispositivos a una escala increíblemente pequeña.

Cuando se usa un haz de electrones que se mueve sobre la superficie de la muestra, la técnica se llama SAM (Scanning Auger Microscopy). Además, a veces se combina con otra técnica que "raspa" las capas atómicas externas de un material usando iones (átomos con carga eléctrica) de un gas inerte como el Argón. Esto permite estudiar cómo cambia la composición del material a medida que se profundiza en él.

Ejemplo de la Espectroscopia Auger

Las imágenes muestran ejemplos de espectros Auger. Un espectro es como una "huella digital" de los átomos. En estos ejemplos, se ve cómo el nitrógeno se comporta de manera diferente si está en un material llamado nitruro de cobre o en nitruro de itrio. Los picos en el gráfico cambian según los átomos que rodean al nitrógeno, lo que nos da información sobre su "ambiente químico".

'Figura 2'. Configuración experimental de AES usando un analizador de espejo cilíndrico (CMA). Un haz de electrones se enfoca sobre un espécimen y los electrones emitidos son desviados alrededor del cañón de electrones y pasan a través de una abertura hacia la parte posterior del CMA. Estos electrones son dirigidos a un multiplicador de electrones para el análisis. Variando la tensión en el suministro de barrido permite un modo derivado de trazado de los datos Auger. Un cañón de iones opcional se puede integrar para experimentos de perfiles de profundidad.

Existen organizaciones, como la ASTM (American Society for Testing Materials International) y la Organización Internacional para la Estandarización (ISO), que trabajan para establecer reglas y estándares para la espectroscopia Auger. Esto asegura que los resultados obtenidos por diferentes laboratorios sean comparables y confiables.

Galería de imágenes

• 

  Espectro Auger de nitruro de cobre

• 

  Espectro Auger de nitruro de Ytrio

Véase también

En inglés: Auger electron spectroscopy Facts for Kids