ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी

बरमा इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एईएस; स्पष्ट फ्रेंच में) एक सामान्य विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग विशेष रूप से सतह विज्ञान के अध्ययन में और अधिक सामान्यतः सामग्री विज्ञान के क्षेत्र में किया जाता है। यह इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का एक रूप है जो आंतरिक विश्राम की घटनाओं की एक श्रृंखला के बाद एक उत्तेजित परमाणु से उत्सर्जित ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों के विश्लेषण के आधार पर ऑवर प्रभाव पर निर्भर करता है। 1920 के दशक में लिसा मीटनर और पियरे विक्टर ऑगर दोनों ने स्वतंत्र रूप से बरमा प्रभाव की खोज की थी। हालांकि खोज मीटनर द्वारा की गई थी और शुरुआत में 1922 में यूरोपियन फिजिकल जर्नल | Zeitschrift für Physik पत्रिका में प्रतिवेदन की गई थी, अधिकांश वैज्ञानिक समुदाय में खोज का श्रेय ऑगर को दिया जाता है। 1950 के दशक की शुरुआत तक स्पेक्ट्रोस्कोपिस्टों द्वारा ऑग्रे संक्रमणों को उपद्रव प्रभाव माना जाता था, जिसमें अधिक प्रासंगिक सामग्री जानकारी नहीं थी, लेकिन एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी डेटा में विसंगतियों की व्याख्या करने के लिए अध्ययन किया गया था। 1953 के बाद से एईएस रासायनिक और संरचनागत सतह के वातावरण की जांच के लिए एक व्यावहारिक और सीधी विशेषता तकनीक बन गई है और धातु विज्ञान, गैस-चरण रसायन विज्ञान और पूरे microelectronics उद्योग में आवेदन पाया है।

इलेक्ट्रॉन संक्रमण और बरमा प्रभाव
बरमा प्रभाव एईएस के केंद्र में एक इलेक्ट्रॉनिक प्रक्रिया है, जो एक उत्साहित परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के अंतर- और इंट्रास्टेट संक्रमण से उत्पन्न होता है। जब एक परमाणु को एक बाहरी तंत्र द्वारा जांचा जाता है, जैसे कि एक फोटॉन या इलेक्ट्रॉनों का एक बीम जिसमें कई इलेक्ट्रॉनवोल्ट से लेकर 50 केवी तक की ऊर्जा होती है, तो एक कोर स्टेट इलेक्ट्रॉन को एक छेद के पीछे छोड़कर हटाया जा सकता है। चूंकि यह एक अस्थिर अवस्था है, कोर होल को एक बाहरी शेल इलेक्ट्रॉन द्वारा भरा जा सकता है, जिससे निम्न ऊर्जा स्तर पर जाने वाला इलेक्ट्रॉन कक्षीय ऊर्जा में अंतर के बराबर ऊर्जा की मात्रा खो देता है। संक्रमण ऊर्जा को एक दूसरे बाहरी शेल इलेक्ट्रॉन से जोड़ा जा सकता है, जो परमाणु से उत्सर्जित होगा यदि हस्तांतरित ऊर्जा कक्षीय बंधन ऊर्जा से अधिक है।  एक उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा होगी:


 * $$E_{\text{kin}}=E_{\text{Core State}}-E_B-E_{C}'$$

कहाँ $$E_{\text{Core State}}$$, $$E_B$$, $$E_C'$$ क्रमशः कोर स्तर, पहला बाहरी खोल, और दूसरा बाहरी खोल इलेक्ट्रॉन बाध्यकारी ऊर्जा (निर्वात स्तर से मापा जाता है) जो सकारात्मक होने के लिए लिया जाता है। एपोस्ट्रोफी (टिक) परमाणु की आयनीकृत प्रकृति के कारण बाहरी शेल इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा में मामूली संशोधन को दर्शाता है; हालाँकि, गणनाओं को आसान बनाने के लिए अक्सर इस ऊर्जा संशोधन को अनदेखा कर दिया जाता है। चूंकि कक्षीय ऊर्जा एक विशिष्ट तत्व के परमाणु के लिए अद्वितीय हैं, उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों का विश्लेषण सतह की रासायनिक संरचना के बारे में जानकारी प्राप्त कर सकता है। चित्र 1 बरमा प्रक्रिया के दो योजनाबद्ध विचारों को दिखाता है।

एक बरमा घटना के दौरान इलेक्ट्रॉनों के लिए उपलब्ध राज्य-से-राज्य संक्रमण के प्रकार प्रारंभिक उत्तेजना ऊर्जा से लेकर सापेक्ष अंतःक्रियात्मक दरों तक कई कारकों पर निर्भर होते हैं, फिर भी अक्सर कुछ विशिष्ट संक्रमणों का प्रभुत्व होता है। एक इलेक्ट्रॉन चुंबकीय क्षण | इलेक्ट्रॉन के स्पिन और कोणीय गति ऑपरेटर कक्षीय कोणीय गति ऑपरेटर (स्पिन-कक्षा युग्मन) और एक परमाणु में विभिन्न गोले के लिए सहवर्ती ऊर्जा स्तर विभाजन के बीच बातचीत के कारण भरने के लिए विभिन्न प्रकार के संक्रमण मार्ग हैं कोर छेद। भारी तत्वों के लिए जे-जे युग्मन विधि (परमाणु संख्या ≥ 75), हल्के तत्वों के लिए रसेल-सॉन्डर्स एलएस विधि (जेड <20), और मध्यवर्ती तत्वों के लिए दोनों के संयोजन जैसी कई विभिन्न योजनाओं का उपयोग करके ऊर्जा स्तरों को लेबल किया जाता है। कोणीय संवेग j-j कपलिंग विधि, जो ऐतिहासिक रूप से एक्स-रे नोटेशन से जुड़ी हुई है, लगभग हमेशा ऑगर संक्रमण को दर्शाने के लिए उपयोग की जाती है। इस प्रकार ए के लिए $$KL_1L_{2,3}$$ संक्रमण, $$K$$ कोर स्तर के छेद का प्रतिनिधित्व करता है, $$L_1$$ आराम इलेक्ट्रॉन की प्रारंभिक अवस्था, और $$L_{2,3}$$ उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन की प्रारंभिक ऊर्जा अवस्था। चित्रा 1 (बी) इस संक्रमण को इसी स्पेक्ट्रोस्कोपिक संकेतन के साथ दिखाता है। कोर होल का ऊर्जा स्तर अक्सर यह निर्धारित करेगा कि किस प्रकार के संक्रमण का पक्ष लिया जाएगा। एकल ऊर्जा स्तरों के लिए, यानी K, L स्तरों से संक्रमण हो सकता है, जिससे बरमा स्पेक्ट्रम में मजबूत KLL प्रकार की चोटियाँ पैदा होती हैं। उच्च स्तर के बदलाव भी हो सकते हैं, लेकिन इसकी संभावना कम है। बहु-स्तरीय गोले के लिए संक्रमण उच्च ऊर्जा ऑर्बिटल्स (विभिन्न n, ℓ क्वांटम संख्या) या एक ही खोल के भीतर ऊर्जा स्तर (समान n, भिन्न ℓ संख्या) से उपलब्ध हैं। परिणाम एलएमएम और केएलएल प्रकार के संक्रमण के साथ-साथ एलएलएम जैसे तेज कॉस्टर-क्रोनिग संक्रमण हैं। जबकि कॉस्टर-क्रोनिग संक्रमण तेज़ होते हैं, वे कम ऊर्जावान भी होते हैं और इस प्रकार ऑगर स्पेक्ट्रम पर उनका पता लगाना कठिन होता है। जैसे-जैसे परमाणु क्रमांक Z बढ़ता है, वैसे-वैसे संभावित बरमा संक्रमणों की संख्या भी बढ़ती है। सौभाग्य से, सबसे मजबूत इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन उन स्तरों के बीच होते हैं जो एक साथ करीब होते हैं, जो एक बरमा स्पेक्ट्रम में विशिष्ट चोटियों को जन्म देते हैं। केएलएल और एलएमएम शिखर सतह विश्लेषण के दौरान सबसे अधिक पहचाने जाने वाले संक्रमणों में से कुछ हैं। अंत में, वैलेंस बैंड इलेक्ट्रॉन भी कोर छेद भर सकते हैं या केवीवी-प्रकार के संक्रमण के दौरान उत्सर्जित हो सकते हैं।

बरमा संक्रमण के ऊर्जावान का वर्णन करने के लिए कई मॉडल, घटनात्मक और विश्लेषणात्मक दोनों विकसित किए गए हैं। जेनकींस और चुंग द्वारा दिए गए सबसे सुगम विवरणों में से एक, ऑगर संक्रमण एबीसी की ऊर्जा का अनुमान इस प्रकार है:


 * $$E_{ABC}=E_A(Z)-0.5[E_B(Z)+E_B(Z+1)]-0.5[E_C(Z)+E_C(Z+1)]$$

$$E_i(Z)$$ की बाध्यकारी ऊर्जाएं हैं $$i$$परमाणु संख्या Z के तत्व में वें स्तर और $$E_i(Z+1)$$ आवर्त सारणी में अगले तत्व में समान स्तरों की ऊर्जाएँ हैं। अभ्यास में उपयोगी होते हुए, ऊर्जा स्तरों के बीच स्क्रीनिंग और विश्राम की संभावनाओं जैसे प्रभावों के लिए एक अधिक कठोर मॉडल लेखाकरण, बरमा ऊर्जा देता है:


 * $$E_{ABC}=E_A-E_B-E_C-F(BC:x)+R_{xin}+R_{xex}$$

कहाँ $$F(BC:x)$$ एक अंतिम परमाणु अवस्था x में B और C स्तर के छिद्रों के बीच परस्पर क्रिया की ऊर्जा है और R इलेक्ट्रॉनिक स्क्रीनिंग के लिए इंट्रा- और अतिरिक्त-परमाणु संक्रमण ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है। बरमा इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की गणना विभिन्न के मापा मूल्यों के आधार पर की जा सकती है $$E_i$$ और रासायनिक प्रजातियों की पहचान करने के क्रम में माध्यमिक इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रम में चोटियों की तुलना में। वर्तमान एईएस सेटअप में विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले कई संदर्भ डेटाबेस को संकलित करने के लिए इस तकनीक का उपयोग किया गया है।

इंस्ट्रुमेंटेशन
एईएस में सतह संवेदनशीलता इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों में आमतौर पर 50 eV से 3 keV तक की ऊर्जा होती है और इन मूल्यों पर, इलेक्ट्रॉनों का एक ठोस में एक छोटा औसत मुक्त पथ होता है। इसलिए इलेक्ट्रॉनों की पलायन गहराई लक्ष्य सतह के कुछ नैनोमीटर के भीतर स्थानीयकृत होती है, जिससे एईएस को सतह की प्रजातियों के प्रति अत्यधिक संवेदनशीलता मिलती है। बरमा इलेक्ट्रॉनों की कम ऊर्जा के कारण अधिकांश एईएस सेटअप अति उच्च वैक्यूम  (यूएचवी) स्थितियों के तहत चलाए जाते हैं। इस तरह के उपाय अवशिष्ट गैस परमाणुओं के साथ-साथ नमूने की सतह पर एक पतली गैस (adsorbate) परत के गठन को रोकते हैं, जो विश्लेषणात्मक प्रदर्शन को कम करता है। चित्रा 2 में एक विशिष्ट एईएस सेटअप योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। इस विन्यास में, केंद्रित इलेक्ट्रॉनों को एक नमूने पर घटना होती है और उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को एक बेलनाकार दर्पण विश्लेषक (सीएमए) में विक्षेपित किया जाता है। डिटेक्शन यूनिट में, बरमा इलेक्ट्रॉनों को गुणा किया जाता है और डेटा प्रोसेसिंग इलेक्ट्रॉनिक्स को संकेत भेजा जाता है। एकत्रित बरमा इलेक्ट्रॉनों को व्यापक माध्यमिक इलेक्ट्रॉन पृष्ठभूमि स्पेक्ट्रम के खिलाफ ऊर्जा के कार्य के रूप में प्लॉट किया जाता है। डिटेक्शन यूनिट और डेटा प्रोसेसिंग इलेक्ट्रॉनिक्स को सामूहिक रूप से इलेक्ट्रॉन ऊर्जा विश्लेषक के रूप में संदर्भित किया जाता है। चूंकि बरमा चोटियों की तीव्रता पृष्ठभूमि के शोर स्तर की तुलना में छोटी हो सकती है, एईएस अक्सर एक व्युत्पन्न मोड में चलाया जाता है जो एक छोटे से लागू एसी वोल्टेज के माध्यम से इलेक्ट्रॉन संग्रह वर्तमान को संशोधित करके चोटियों को उजागर करने का कार्य करता है। इसके बाद से $$\Delta V=k\sin(\omega t)$$, संग्रह वर्तमान बन जाता है $$I(V+k\sin(\omega t))$$. टेलर श्रृंखला देता है:


 * $$I(V+k\sin(\omega t))\approx I_0+I'(V+k\sin(\omega t))+O(I'')$$

आकृति 2 में सेटअप का उपयोग करते हुए, आवृत्ति ω पर संकेत का पता लगाने के लिए एक मान देगा $$I'$$ या $$\frac{dN}{dE}$$. डेरिवेटिव मोड में प्लॉटिंग ऑगर फाइन स्ट्रक्चर पर भी जोर देती है, जो प्राइमरी ऑगर पीक के आसपास की छोटी माध्यमिक चोटियों के रूप में दिखाई देती है। ये माध्यमिक चोटियाँ, उच्च ऊर्जा उपग्रहों के साथ भ्रमित नहीं होने वाली हैं, जिन पर बाद में चर्चा की गई है, एक सतह पर कई अलग-अलग रासायनिक अवस्थाओं में एक ही तत्व की उपस्थिति से उत्पन्न होती हैं (अर्थात सोखना परतें) या विश्राम संक्रमण से वैलेंस बैंड इलेक्ट्रॉनों को सम्मिलित करना सब्सट्रेट. चित्रा 3 कॉपर नाइट्राइड फिल्म से एक व्युत्पन्न स्पेक्ट्रम दिखाता है जो ऑगर चोटियों को स्पष्ट रूप से दिखा रहा है। डेरिवेटिव मोड में शिखर सही बरमा चोटी नहीं है, बल्कि एन (ई) की अधिकतम ढलान का बिंदु है, लेकिन इस चिंता को आमतौर पर नजरअंदाज कर दिया जाता है।

मात्रात्मक विश्लेषण
एईएस का उपयोग कर एक नमूने का अर्ध-मात्रात्मक संरचनागत और तत्व विश्लेषण एक जांच घटना के दौरान बरमा इलेक्ट्रॉनों की उपज को मापने पर निर्भर है। इलेक्ट्रॉन उपज, बदले में, इलेक्ट्रॉन-प्रभाव क्रॉस-सेक्शन और प्रतिदीप्ति उपज जैसे कई महत्वपूर्ण मापदंडों पर निर्भर करती है। चूँकि बरमा प्रभाव परमाणु छूट के लिए उपलब्ध एकमात्र तंत्र नहीं है, प्राथमिक डी-उत्तेजना मार्ग होने के लिए विकिरण और गैर-विकिरण संबंधी क्षय प्रक्रियाओं के बीच एक प्रतियोगिता है। कुल संक्रमण दर, ω, गैर-विकिरणकारी (बरमा) और विकिरण (फोटॉन उत्सर्जन) प्रक्रियाओं का योग है। बरमा उपज, $$\omega_A$$, इस प्रकार प्रतिदीप्ति (एक्स-रे) उपज से संबंधित है, $$\omega_X$$, संबंध से,


 * $$\omega_A=1-\omega_X=1-\frac{W_X}{W_X+W_A}$$

कहाँ $$W_X$$ एक्स-रे संक्रमण की संभावना है और $$W_A$$ बरमा संक्रमण संभावना है। प्रतिदीप्ति और बरमा उपज को परमाणु संख्या से संबंधित करने के प्रयासों के परिणामस्वरूप चित्र 4 के समान भूखंड प्राप्त हुए हैं। परमाणु संख्या बढ़ाने के लिए इस चार्ट में इलेक्ट्रॉन से फोटॉन उत्सर्जन में एक स्पष्ट संक्रमण स्पष्ट है। भारी तत्वों के लिए, एक्स-रे उपज बरमा उपज से अधिक हो जाती है, जो बड़े Z-मानों के लिए बरमा चोटियों को मापने में बढ़ी हुई कठिनाई का संकेत देती है। इसके विपरीत, एईएस हल्के तत्वों के प्रति संवेदनशील है, और एक्स-रे प्रतिदीप्ति के विपरीत, लिथियम (जेड = 3) के रूप में प्रकाश के रूप में तत्वों के लिए बरमा चोटियों का पता लगाया जा सकता है। लिथियम एईएस संवेदनशीलता के लिए निचली सीमा का प्रतिनिधित्व करता है क्योंकि बरमा प्रभाव एक तीन राज्य घटना है जिसमें कम से कम तीन इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है। इस तकनीक से न तो हाइड्रोजन और न ही हीलियम का पता लगाया जा सकता है। K-स्तर आधारित संक्रमणों के लिए, ऑगर प्रभाव Z <15 के लिए प्रमुख हैं जबकि L- और M-स्तर के संक्रमणों के लिए, AES डेटा को Z ≤ 50 के लिए मापा जा सकता है। उपज सीमा प्रभावी रूप से एईएस संवेदनशीलता के लिए एक कटऑफ निर्धारित करती है, लेकिन जटिल तकनीकों का उपयोग भारी तत्वों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है, जैसे यूरेनियम और रेडियोऐक्टिव, बरमा प्रभाव का उपयोग करके।

एक अन्य महत्वपूर्ण मात्रा जो एक डिटेक्टर पर बरमा इलेक्ट्रॉनों की उपज निर्धारित करती है, वह इलेक्ट्रॉन प्रभाव क्रॉस-सेक्शन है। प्रारंभिक अनुमान (सेमी में2) क्रॉस-सेक्शन के वर्थिंगटन और टोमलिन के काम पर आधारित थे,


 * $$\sigma_{ax}(E)=1.3\times10^{13}b\frac{C}{E_p}$$

b के साथ 0.25 और 0.35 के बीच एक स्केलिंग कारक के रूप में कार्य करता है, और C प्राथमिक इलेक्ट्रॉन बीम ऊर्जा का एक कार्य है, $$E_p$$. जबकि यह मान $$\sigma_{ax}$$ एक पृथक परमाणु के लिए गणना की जाती है, मैट्रिक्स प्रभावों के लिए खाते में एक साधारण संशोधन किया जा सकता है:


 * $$\sigma (E)=\sigma_{ax}[1+r_m(E_p,\alpha)]$$

जहाँ α आपतित इलेक्ट्रॉन पुँज की सतह का सामान्य कोण है; आरmआनुभविक रूप से स्थापित किया जा सकता है और बैकस्कैटरेड इलेक्ट्रॉनों के कारण आयनीकरण जैसे मैट्रिक्स के साथ इलेक्ट्रॉन इंटरैक्शन को सम्मिलित करता है। इस प्रकार कुल उपज को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
 * $$Y(t)=N_x \times \delta t \times \sigma (E,t )[1-\omega_X] \exp\left(-t\cos \frac{\theta}{\lambda}\right) \times I(t)\times T\times\frac{d(\Omega)}{4\pi}$$

यहां एनxप्रति आयतन x परमाणुओं की संख्या है, λ इलेक्ट्रॉन पलायन गहराई, θ विश्लेषक कोण, विश्लेषक का संचरण, I(t) गहराई t पर इलेक्ट्रॉन उत्तेजना प्रवाह, ठोस कोण dΩ, और δt की मोटाई है परत की जांच की जा रही है। इन शब्दों में सम्मिलित, विशेष रूप से बरमा उपज, जो संक्रमण की संभावना से संबंधित है, प्रारंभिक और अंतिम राज्य तरंग कार्यों का क्वांटम यांत्रिक ओवरलैप है। थॉम्पसन और बेकर में प्रथम क्रम गड़बड़ी हैमिल्टनियन (क्वांटम यांत्रिकी) के आधार पर संक्रमण संभावना के लिए सटीक अभिव्यक्तियां पाई जा सकती हैं। अक्सर, ये सभी शब्द ज्ञात नहीं होते हैं, इसलिए अधिकांश विश्लेषण ज्ञात रचना के बाहरी मानकों के साथ मापी गई पैदावार की तुलना करते हैं। अधिग्रहीत डेटा के मानकों के अनुपात सामान्य शर्तों को समाप्त कर सकते हैं, विशेष रूप से प्रायोगिक सेटअप विशेषताओं और भौतिक मापदंडों को, और तत्व संरचना को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। तुलना तकनीक सजातीय बाइनरी सामग्री या समान सतह परतों के नमूनों के लिए सबसे अच्छा काम करती है, जबकि शुद्ध नमूनों की तुलना से तात्विक पहचान सबसे अच्छी तरह से प्राप्त की जाती है।

उपयोग करता है
कई इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी हैं जिन्हें विशेष रूप से बरमा स्पेक्ट्रोस्कोपी में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है; इन्हें ऑगर माइक्रोस्कोप को स्कैन करना (एसएएम) कहा जाता है और ये उच्च संकल्प, स्थानिक रूप से हल की गई रासायनिक छवियों का उत्पादन कर सकते हैं। एसएएम छवियों को एक नमूना सतह पर केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम को स्थानांतरित करके और बिखरे हुए इलेक्ट्रॉनों की पृष्ठभूमि के ऊपर बरमा चोटी की तीव्रता को मापकर प्राप्त किया जाता है। तीव्रता का नक्शा उच्च तत्व एकाग्रता के अनुरूप सफेद क्षेत्रों के साथ एक मॉनिटर पर ग्रे स्केल से सहसंबद्ध होता है। इसके अलावा, स्पटरिंग का उपयोग कभी-कभी ऑगर स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ गहराई से रूपरेखा प्रयोग करने के लिए किया जाता है। स्पटरिंग सतह की पतली बाहरी परतों को हटा देता है ताकि अंतर्निहित संरचना को निर्धारित करने के लिए एईएस का उपयोग किया जा सके।  गहराई प्रोफाइल या तो बरमा चोटी की ऊंचाई बनाम स्पटर समय या परमाणु एकाग्रता बनाम गहराई के रूप में दिखाई जाती है। स्पटरिंग के माध्यम से सटीक डेप्थ मिलिंग ने नैनोसंरचित सामग्रियों और पतली फिल्मों के रासायनिक विश्लेषण के लिए रूपरेखा को एक अमूल्य तकनीक बना दिया है। एईएस का उपयोग माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योग में ऑन और ऑफ फैब लाइनों के मूल्यांकन उपकरण के रूप में भी व्यापक रूप से किया जाता है, जबकि बरमा प्रक्रिया की बहुमुखी प्रतिभा और संवेदनशीलता इसे अनुसंधान प्रयोगशालाओं में एक मानक विश्लेषणात्मक उपकरण बनाती है।    सैद्धांतिक रूप से, बरमा स्पेक्ट्रा का उपयोग प्रोटोनेशन राज्यों के बीच अंतर करने के लिए भी किया जा सकता है। जब एक अणु प्रोटोनेटेड या डीप्रोटोनेटेड होता है, तो ज्यामिति और इलेक्ट्रॉनिक संरचना बदल जाती है, और एईएस स्पेक्ट्रा इसे दर्शाती है। सामान्य तौर पर, जैसे-जैसे अणु अधिक प्रोटोनेटेड होता है, आयनीकरण क्षमता बढ़ती है और उत्सर्जित बाहरी शेल इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा घट जाती है।

एईएस के लिए जिम्मेदार उच्च स्थानिक संकल्प और सटीक रासायनिक संवेदनशीलता के फायदे के बावजूद, ऐसे कई कारक हैं जो इस तकनीक की प्रयोज्यता को सीमित कर सकते हैं, खासकर जब ठोस नमूनों का मूल्यांकन करते हैं। बरमा स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ सामना की जाने वाली सबसे आम सीमाओं में से एक गैर-संचालन नमूनों में चार्ज प्रभाव है। चार्जिंग परिणाम जब नमूना छोड़ने वाले द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों की संख्या घटना इलेक्ट्रॉनों की संख्या से भिन्न होती है, जिससे सतह पर शुद्ध धनात्मक या ऋणात्मक विद्युत आवेश उत्पन्न होता है। धनात्मक और ऋणात्मक दोनों सतह आवेश नमूने से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की उपज को गंभीर रूप से बदल देते हैं और इसलिए मापी गई बरमा की चोटियों को विकृत कर देते हैं। मामलों को जटिल बनाने के लिए, अन्य सतह विश्लेषण तकनीकों, जैसे कि द्वितीयक माध्यमिक आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्रीSIMS) में नियोजित न्यूट्रलाइज़ेशन विधियाँ AES पर लागू नहीं होती हैं, क्योंकि इन विधियों में आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों या आयनों (यानी बाढ़ बंदूक) के साथ सतह पर बमबारी सम्मिलित होती है। चार्जिंग के मुद्दे से निपटने के लिए कई प्रक्रियाएं विकसित की गई हैं, हालांकि उनमें से कोई भी आदर्श नहीं है और फिर भी एईएस डेटा की मात्रा निर्धारित करना मुश्किल है।  ऐसी ही एक तकनीक में क्षेत्रीय चार्जिंग को कम करने के लिए विश्लेषण क्षेत्र के पास प्रवाहकीय पैड जमा करना सम्मिलित  है। हालांकि, इस प्रकार का दृष्टिकोण एसएएम अनुप्रयोगों के साथ-साथ जांच के लिए उपलब्ध नमूना सामग्री की मात्रा को सीमित करता है। एक संबंधित तकनीक में आर्गन | अर के साथ एक गैर-प्रवाहकीय परत को पतला या धुंधला करना सम्मिलित  है+ आयन और फिर AES से पहले प्रवाहकीय बैकिंग के लिए नमूने को माउंट करना।  इस पद्धति पर बहस हुई है, दावों के साथ कि पतली प्रक्रिया सतह पर मौलिक कलाकृतियों को छोड़ देती है और / या क्षतिग्रस्त परतें बनाती है जो बंधन को विकृत करती है और नमूने में रासायनिक मिश्रण को बढ़ावा देती है। नतीजतन, रचनात्मक एईएस डेटा को संदिग्ध माना जाता है। चार्जिंग प्रभावों को कम करने के लिए सबसे आम सेटअप में एक चमक कोण (~ 10 डिग्री) इलेक्ट्रॉन बीम और सावधानीपूर्वक ट्यून किए गए बमबारी ऊर्जा (1.5 केवी और 3 केवी के बीच) का उपयोग सम्मिलित  है। कोण और ऊर्जा दोनों का नियंत्रण घटना वाले इलेक्ट्रॉनों की तुलना में उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या को सूक्ष्मता से बदल सकता है और इस तरह नमूना चार्जिंग को कम या पूरी तरह से समाप्त कर सकता है।

चार्जिंग प्रभावों के अलावा, एईएस डेटा को नमूना और उच्च क्रम परमाणु आयनीकरण घटनाओं में विशिष्ट ऊर्जा हानियों की उपस्थिति से अस्पष्ट किया जा सकता है। एक ठोस से निकाले गए इलेक्ट्रॉन आम तौर पर कई बिखरने वाली घटनाओं से गुजरते हैं और सामूहिक इलेक्ट्रॉन घनत्व दोलनों के रूप में ऊर्जा खो देते हैं जिन्हें plasmon कहा जाता है। यदि प्लास्मोन के नुकसान में बरमा चोटी के पास ऊर्जा होती है, तो कम तीव्र बरमा प्रक्रिया प्लास्मोन चोटी से बौनी हो सकती है। चूंकि बरमा स्पेक्ट्रा सामान्य रूप से कमजोर होते हैं और ऊर्जा के कई ईवी में फैले होते हैं, उन्हें पृष्ठभूमि से और प्लास्मोन नुकसान की उपस्थिति में निकालना मुश्किल होता है; दो चोटियों का विघटन अत्यंत कठिन हो जाता है। ऐसे स्पेक्ट्रा के लिए, एक्स - रे फ़ोटोइलैक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) जैसी रासायनिक संवेदनशील सतह तकनीकों के माध्यम से अतिरिक्त विश्लेषण की अक्सर चोटियों को अलग करने की आवश्यकता होती है। कभी-कभी एक बरमा स्पेक्ट्रम मूल चोटी से अच्छी तरह से परिभाषित ऑफ-सेट ऊर्जा पर उपग्रह चोटियों को भी प्रदर्शित कर सकता है। उपग्रहों की उत्पत्ति आमतौर पर एक परमाणु या आयनीकरण कैस्केड में कई आयनीकरण घटनाओं के लिए जिम्मेदार होती है जिसमें इलेक्ट्रॉनों की एक श्रृंखला उत्सर्जित होती है क्योंकि विश्राम कई स्तरों के कोर छेद के लिए होता है। सतह पर रासायनिक बंधन के कारण उपग्रहों की उपस्थिति सही बरमा चोटी और या छोटी चोटी की शिफ्ट जानकारी को विकृत कर सकती है। उपग्रह चोटियों को और अधिक परिमाणित करने के लिए कई अध्ययन किए गए हैं।

इन कभी-कभी पर्याप्त कमियों के बावजूद, बरमा इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी एक व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली सतह विश्लेषण तकनीक है जिसे गैस चरण रसायन विज्ञान से लेकर नैनोस्ट्रक्चर लक्षण वर्णन तक कई विविध क्षेत्रों में सफलतापूर्वक लागू किया गया है। हाल ही में विकसित उच्च-संकल्प इलेक्ट्रोस्टैटिक एनर्जी एनालाइज़र का बहुत नया वर्ग - फेस-फ़ील्ड एनालाइज़र (FFA) दूर की सतहों या बड़े खुरदुरे या गहरे डिम्पल वाले सतहों के रिमोट इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इन उपकरणों को डिज़ाइन किया गया है जैसे कि विशेष रूप से संयुक्त स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) में उपयोग किया जाता है। सिद्धांत रूप में एफएफए के पास कोई बोधगम्य अंत-क्षेत्र नहीं है, जो आम तौर पर ज्ञात अधिकांश विश्लेषणकर्ताओं में ध्यान केंद्रित करने को विकृत करता है, उदाहरण के लिए, प्रसिद्ध सीएमए।

संवेदनशीलता, मात्रात्मक विस्तार और उपयोग में आसानी ने एईएस को केवल पचास वर्षों में एक अस्पष्ट उपद्रव प्रभाव से एक कार्यात्मक और व्यावहारिक लक्षण वर्णन तकनीक में ला दिया है। अनुसंधान प्रयोगशाला और औद्योगिक समायोजन दोनों में अनुप्रयोगों के साथ एईएस सतह-संवेदनशील इलेक्ट्रॉन-आधारित स्पेक्ट्रोस्कोपी की आधारशिला बना रहेगा।

यह भी देखें

 * सामग्री विश्लेषण विधियों की सूची
 * आर्क मैपिंग
 * पराबैंगनी photoelectron स्पेक्ट्रोस्कोपी (यूपीएस, गैसों के लिए)
 * प्रकाश उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी (पीईएस, ठोस सतहों के लिए)
 * रिडबर्ग आयनीकरण स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * एक्स - पराबैंगनी फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी

अग्रिम पठन

 * An Introduction to Surface Analysis by XPS and AES, J.F.Watts, J.Wolstenholme, published by Wiley & Sons, 2003, Chichester, UK, ISBN 978-0-470-84713-8
 * "Auger Electron Spectroscopy", J. Wolstenholme, published by Momentum Press, LLC, 2015, New York, ISBN 978-1-60650-681-3 (print), 978-1-60650-682-0 (e-book)
 * "Auger Electron Spectroscopy", J. Wolstenholme, published by Momentum Press, LLC, 2015, New York, ISBN 978-1-60650-681-3 (print), 978-1-60650-682-0 (e-book)
 * "Auger Electron Spectroscopy", J. Wolstenholme, published by Momentum Press, LLC, 2015, New York, ISBN 978-1-60650-681-3 (print), 978-1-60650-682-0 (e-book)
 * "Auger Electron Spectroscopy", J. Wolstenholme, published by Momentum Press, LLC, 2015, New York, ISBN 978-1-60650-681-3 (print), 978-1-60650-682-0 (e-book)
 * "Auger Electron Spectroscopy", J. Wolstenholme, published by Momentum Press, LLC, 2015, New York, ISBN 978-1-60650-681-3 (print), 978-1-60650-682-0 (e-book)
 * "Auger Electron Spectroscopy", J. Wolstenholme, published by Momentum Press, LLC, 2015, New York, ISBN 978-1-60650-681-3 (print), 978-1-60650-682-0 (e-book)