材料方法-第9章-表面分析技术-XPS(1)
表面分析技术
表面分析技术表面分析技术是一项涉及材料和表面特性研究的重要技术手段。
通过对材料表面的分析和测试，可以了解材料的化学成分、结构形态以及物理性质等重要信息。
这些信息对于材料科学、化学工程以及各种工业领域的研究和应用具有重要的指导意义。
本文将介绍常见的表面分析技术及其应用，并探讨其在材料研究领域中的重要性。
一、X射线衍射（XRD）X射线衍射技术是一种分析晶体结构和晶体取向的重要手段。
通过照射材料表面的X射线，利用倒转的原理，可以得到材料中晶体的信息，如晶体晶胞参数、晶面取向和结晶度等。
X射线衍射技术广泛应用于金属材料、无机晶体、聚合物材料以及生物材料等领域的研究中。
二、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种通过扫描材料表面的电子束来获取表面形貌和成分信息的技术。
通过SEM技术可以观察到材料的微观形貌、表面粗糙度以及颗粒分布情况。
此外，SEM还可以结合能谱分析，获取材料的元素成分信息，对于材料表面的成分分析具有重要意义。
扫描电子显微镜的高分辨率、高灵敏度和高成像质量使其成为材料科学研究中不可或缺的工具。
三、原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种通过探针在材料表面扫描获取高分辨率表面形貌和力学性质的技术。
与扫描电子显微镜类似，原子力显微镜可以获得纳米级别的表面形貌信息。
此外，通过原子力显微镜还可以研究材料的力学性质，如力曲线、硬度和弹性模量等。
原子力显微镜在纳米材料研究、表面重构以及生物医学领域的研究具有重要应用价值。
四、拉曼光谱（Raman）拉曼光谱是一种通过激光照射材料表面，并测量散射光强度的技术。
拉曼光谱的原理是根据材料分子振动产生的震动频率差异来获取材料的化学成分和物理性质信息。
通过拉曼光谱可以研究材料的晶体结构、官能团成分以及分子结构的变化等。
应用于纳米材料、生物医学和化学合成等领域的研究中。
五、表面增强拉曼光谱（SERS）表面增强拉曼光谱是一种通过将材料置于金属纳米颗粒表面，使得拉曼信号得到大幅增强的技术。
化学实验中的常见表面分析方法
化学实验中的常见表面分析方法在化学实验中，为了研究和分析物质的性质和组成，常常需要进行表面分析。
表面分析是指通过对物质表面的性质和组分进行研究，以了解其物理和化学特性。
本文将介绍一些在化学实验中常见的表面分析方法。
1. X射线光电子能谱（XPS）X射线光电子能谱是一种常见的表面分析技术，它可以用来研究材料的元素组成、化学状态以及电子能级结构。
该方法通过利用高能X射线照射样品，并测量样品表面发射的光电子的能谱来分析。
通过分析光电子能谱，可以确定元素的种类、含量以及氧化态等信息。
2. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种常用的表面形貌分析工具，它能够通过电子束在样品表面的扫描来观察和记录样品的形貌和微观结构。
SEM可以提供高分辨率的显微镜图像，帮助研究者观察样品的微观形貌和表面结构，从而了解样品的表面形貌特征。
3. 傅里叶红外光谱（FTIR）傅里叶红外光谱是一种用来研究物质分子振动和化学键结构的技术。
该方法通过使用红外辐射照射样品，测量样品在红外区域的吸收光谱来进行分析。
通过不同波数处的峰值和谱带，可以确定样品中的化学基团和化学键类型，从而了解分子的结构和组成。
4. 原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种用来研究样品表面形貌和微观结构的高分辨率显微镜。
它通过在样品表面扫描探针，测量探针与样品之间的相互作用力来生成和记录样品表面的形貌和结构图像。
AFM的分辨率可以达到亚纳米级别，能够观察到样品表面的原子和分子级别的细节。
5. 表面增强拉曼光谱（SERS）表面增强拉曼光谱是一种用来研究分子振动和化学键信息的技术。
它利用金属纳米颗粒或表面纳米结构的电磁增强效应，使样品的拉曼散射信号被放大，从而提高了拉曼光谱的灵敏度。
SERS可以用于检测极低浓度的分子，并提供有关分子结构和组成的信息。
6. 电化学阻抗谱（EIS）电化学阻抗谱是一种研究电极和界面电化学特性的技术。
通过在电位或频率范围内测量电极上的电荷传递和电荷分布的变化，可以获得电化学阻抗谱图像。
XPS原理及分析
XPS原理及分析在现代材料科学和表面分析领域中，X 射线光电子能谱（XPS）是一种极其重要的分析技术。
它能够为我们提供有关材料表面化学组成、元素价态以及化学环境等丰富而关键的信息。
XPS 的基本原理基于爱因斯坦的光电效应。
当一束 X 射线照射到样品表面时，它具有足够的能量将样品中的原子内层电子激发出来，形成光电子。
这些光电子的能量分布与样品中原子的电子结合能直接相关。
电子结合能是指将一个电子从原子的某个能级中移到无穷远处所需的能量。
不同元素的原子，其内层电子的结合能是特定的，而且同一元素在不同化学环境中，其电子结合能也会有所差异。
这就为 XPS 分析元素组成和化学状态提供了基础。
具体来说，通过测量从样品表面发射出的光电子的能量，我们可以确定样品中存在哪些元素。
每种元素都有其独特的一系列结合能特征峰。
比如，碳元素在不同的化学环境中，其结合能可能在 2846 eV 左右（纯碳），但如果与氧形成某些化学键，结合能就会发生偏移。
在进行 XPS 分析时，首先需要将待分析的样品放入高真空的分析室中。
这是因为光电子非常容易与空气中的分子发生碰撞而损失能量，从而影响测量结果的准确性。
X 射线源通常采用铝（Al）或镁（Mg）的靶材，产生的 X 射线具有特定的能量。
这些 X 射线照射到样品表面后，激发出来的光电子经过能量分析器进行分析。
能量分析器可以将不同能量的光电子按照能量大小进行分离，并最终由探测器检测到。
得到的 XPS 谱图中，横坐标通常表示光电子的结合能，纵坐标则表示光电子的相对强度。
通过对谱图中峰的位置、形状和强度的分析，可以获得大量有关样品的信息。
对于元素的定性分析，我们主要依据特征峰的位置来确定样品中存在的元素种类。
而对于定量分析，则需要根据峰的强度来计算各元素的相对含量。
但这并不是简单的比例关系，因为不同元素的光电子发射截面、仪器的传输效率等因素都会对强度产生影响，所以需要采用特定的校正方法来进行准确的定量分析。
XPS数据分析方法
XPS数据分析方法XPS数据分析方法指的是通过使用X射线光电子能谱（XPS）来研究材料表面元素的组成、化学状态、分布以及电荷状态等信息的一种分析方法。
XPS是一种非破坏性的表面分析技术，主要用于材料科学、化学、物理、能源等领域的表面和界面分析。
下面是关于XPS数据分析方法的一些内容。
1.XPS原理XPS是基于光电离现象的一种分析技术。
当实验样品暴露在具有一定能量的X射线束下时，样品表面的原子会被激发，其中部分电子会被激发到费米能级以上，形成X射线光电子。
这些光电子经电场作用会被收集并形成能谱。
通过分析能谱可以得到样品表面元素的信息。
2.XPS数据处理XPS实验获得的原始数据包含了来自不同元素的能量信号，以及其他噪声信号。
数据处理旨在提取出有用的能量信号，并将其定性和定量分析。
常见的数据处理步骤包括信号峰形辨认、能量校正、背景修正和分峰拟合等。
3.峰形辨认峰形辨认是将实验数据中的峰与相应的元素进行匹配的过程。
每个元素具有特定的光电子能量，因此可以通过比较实验获得的能谱与已知元素的能谱进行匹配，确定元素的存在。
4.能量校正能谱中的能量量度需要进行校正，以获得准确的能谱峰位置。
能量校正的常用方法是通过硬币吸收边界（coinicidence absorption edge）或内部参考能谱进行校正。
这样可以消除能量测量中的偏差。
5.背景修正实验信号中常常会包含一些背景信号，如弹性散射信号、底部信号等。
这些背景信号对于准确的数据分析来说是干扰因素，需要进行背景修正。
背景修正的方法可以是线性背景修正或曲线拟合法。
6.分峰拟合分峰拟合是基于已知的能量峰进行曲线拟合，以确定元素在样品中的化学状态和相对丰度。
常见的拟合函数包括高斯函数、洛伦兹函数和Pseudo-Voigt函数等。
7.数据分析通过对能谱的峰进行定量分析，可以获得材料表面元素的组成和相对丰度。
此外，还可以通过分析峰的形状和位置得到元素的化学状态信息。
通过与已知物质的对比，可以推测样品的化学成分，并深入了解材料的特性。
《表面分析法》课件
借助XPS分析表面化学组成，优化纳米材料的性能和稳定性。
测量表面力、形貌、 电荷分布等。
X射线光电子 能谱(XPS)
分析表面化学组成 和元素状态。
表面等离子 共振(SPR)
探测分子相互作用 和表面膜层厚度。
实验步骤
1
样品制备
选择合适的基片，并进行样品表面处
仪器设置
2
理。
根据实验要求，调整仪器参数和探针。
3
扫描与检测
将样品放置到仪器中，进行扫描和信 号检测。
3 纳米技术
纳米材料表面形貌与性 能研究等
工作原理
1. 样品与探针间产生相互作用，并生成信号。 2. 通过对信号的检测和分析，得到表面特征及相关信息。 3. 根据信号处理结果，对样品的表面性质进行解析和评估。
主要技术
扫描电子显 微镜(SEM)
观察表面形貌，了 解微结构特征。
原子力显微 镜(AFM)
仪器设备
扫描电子显微镜(SEM)
观察和分析样品表面形貌。
原子力显微镜(AFM)
检测样品表面力、形貌、电荷 等。
X射线光电子能谱(XPS)
研究样品表面化学组成和元素 状态。
案例分析
材料科学
通过SEM分析，发现材料表面存在微观缺陷，进一步改善制备工艺。
生物医学
利用AFM观察细胞表面形貌和力学特性，研究细胞行为和药物传递。
《表面分析法》PPT课件
欢迎来到《表面分析法》PPT课件！通过本课件，我们将深入了解表面分析 法的应用领域、工作原理、主要技术、实验步骤以及所需仪器设备，同时结 合案例分析，帮助您更好地理解和应用该方法。
应用领域
1 材料科学
表面薄膜质量评价、材 料表面改性等
XPS原理及分析
XPS原理及分析X射线光电子能谱（XPS）是一种用于研究固体表面化学性质的表面分析方法。
它利用X射线照射样品表面，通过测量样品表面光电子的能谱，来获得样品表面元素的化学状态、化学成分以及化学性质的信息。
XPS的基本原理是根据光电效应：当X射线通过样品表面时，部分X射线会被样品上的原子吸收，从而使得原子的内层电子被激发出来。
这些激发出的电子称为光电子。
光电子的能量与原子的内层电子能级相关，不同元素的光电子能谱特征能量不同。
通过测量光电子的能量分布，可以推断出样品表面元素的化学状态和化学成分。
XPS分析的步骤如下：1.准备样品：样品必须是固体，并且表面必须是光滑、干净、无杂质的。
样品可以是块状、薄膜或粉末。
2.X射线照射：样品放在真空室中，通过X射线照射样品表面。
X射线能量通常在200-1500eV之间。
3.光电子发射：被照射的样品会发射出光电子。
光电子的能量与原子的内层电子能级有关。
4.能谱测量：收集并测量光电子的能量分布。
能谱中的光电子峰表示不同元素的化学状态和存在量。
5.数据分析：根据能谱中的光电子峰的位置和峰面积，可以推断出样品表面元素的化学状态和存在量。
XPS的主要应用领域包括固体表面成分分析、材料表面效应研究、化学反应在表面的过程研究等。
XPS可以提供关于固体材料的表面化学性质、形态结构以及表面反应过程的有关信息，因此被广泛应用于材料科学、化学、表面物理等领域。
总结而言，XPS是一种非常有用的表面分析技术，可以提供有关固体表面化学性质和化学成分的信息。
通过测量光电子的能量分布，可以推断出样品表面元素的化学状态和存在量。
材料研究分析方法XPS
材料研究分析方法XPSX射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）是一种广泛应用于材料研究和分析的表征技术。
它利用入射的X射线激发材料表面的电子，测量所产生的光电子的能量分布，从而确定样品的化学组成、元素状态和电子结构等信息。
本文将介绍XPS的基本原理、仪器及其应用。
XPS的基本原理是利用X射线激发材料表面的原子和分子，使其内层电子跃迁到外层，产生光电子。
这些光电子的动能与原子或分子的电子结构、化学环境和束缚能有关。
通过测量光电子的能谱，可以得到元素的化学状态、电荷状态和化学键的形式等信息。
XPS的实验装置一般包括X射线源、光学系统、电子能量分析器和探测器。
X射线源通常是基于一个X射线管，产生具有一定能量和强度的X射线。
光学系统将X射线聚焦到样品表面，同时也可以调节入射角度和区域。
电子能量分析器由能量选择器和探测器组成，能够分析光电子的能量分布。
探测器可以是多个位置灵敏的通道探测器，也可以是二维面探测器，用于测量光电子的能谱图像。
整个实验装置可以通过各种外围设备和计算机进行控制和数据处理。
XPS广泛应用于表面和界面的化学分析、薄膜和涂层的研究、材料的性能表征等领域。
在表面化学分析中，XPS可以用来确定元素的种类和含量，分析化学键的形式和强度，表征材料的化学性质和表面组成。
在薄膜和涂层研究中，XPS可以用来分析薄膜的厚度、界面的结构和反应机理，以及薄膜的成分和含量。
在材料性能表征中，XPS可以用来研究材料的电子结构、能带结构和载流子状态，了解材料的电子特性和导电机制。
XPS作为一种非接触性和表面敏感的表征技术，具有高分辨率、高灵敏度和高静态深度分辨能力等优点。
然而，XPS也有一些局限性，例如不能获取样品的化学状态和元素的价态，不能分析材料的体积成分等。
此外，XPS在样品准备和实验条件等方面要求较高，样品表面必须光滑且真空条件下进行测量。
总体而言，XPS是一种非常有用的表征技术，可以提供材料的表面和界面的化学信息，对于材料研究和分析具有重要的应用价值。
表面分析方法-XPS 材料研究方法与实验
AlK(1486.6eV) 或MgK(1254.6eV)
X射线光电子能谱仪主要由三部分组成:
(l)激发光源: 用于X射线光电子能谱的激发源是特征 X射线。常用MgK靶和AlK靶，它们的能量和线宽 分别为1253.6eV和1486.6eV与0.68eV和0.83eV，是较 为理想的光电子能谱激发源。
仪器
TEM
SEM EPMA (电子探针) IMA (离子探针) 或SIMS
XPS
ESCA UPS
AES
IRRS
EPM
表面研究方法特性
激发源
电子束 100keV~1MeV
电子束
信息
透射 电子
二次电子
测试深度
100 nm
1.5 m
测试研究内容
微观结构、组织形貌
表面形态、断面特征
电子束 10~30 keV
表面分析方法
前言 X－射线光电子能谱（XPS） 俄歇能谱（AES） 二次离子质谱仪（SIMS） 扫描电镜（SEM）等
物质的表面分析包括如下内容
1. 物质表面层元素的化学组成和浓度深度分 布 的定性、定量分析；
2. 物质表面层元素间的结合状况和结构分析； 3. 物质表面层的状态，表面和吸附分子的状态，
• 1954年研制成世界上第一台双聚焦磁场式光电子能谱仪。 • XPS是一种对固体表面进行定性、定量分析和结构鉴定
的实用性很强的表面分析方法。 • 现今世界上关于XPS的刊物主要有：
Journal of Electron Spectroscopy. Related Phenomena.
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MnF2中的Mn2+的电子组态为3s23p63d5，其 状态光谱项为6S(S=5/2，L=0),含有五个未成 对的3d电子。当3s轨道的电子被激发并发射电 子后，存在两种可能的终态，即7S和5S态。其 中5S态表示电离后剩下的一个3s电子与5个3d 电子自旋反平行。7S态表示电离后剩下的一个 3s电子与5个3d电子自旋平行。因为只有自旋 平行的电子才存在交换作用，所以7S终态的能 量低于5S终态的能量。
XPS在材料分析中的应用实例
Cu2O，CuO和不同烧成温度下制备的SiC/Cu(Cu2O)在Cu(2p)波段的XPS谱线
• 450oC温度下烧成样品的XPS谱线形状与CuO非常相 似，说明该温度下烧成的样品中含有CuO。
• 对于700oC和800oC下，样品的Cu(2p3/2)特征峰与 Cu的特征峰重合，两个温度下的样品中主要物质 是Cu。
(Einstein的光电子发射公式)
EB表示内层电子的轨道结合能（Electron Binding Energy），EK表示被入射光子所激发 出的光电子的动能（Electron Kinetic Energy），hν表示入射光子（X射线或UV）能 量。
(2) 驰豫过程 (relaxation process)
M5 M4 M3 M2 M1 L3 L2 L1 K
电子能级、X射线能级和电子数
（1）定性分析
谱线类型的确定： • 光电子谱线 ：光电子谱线的特点是一般情况下比 较窄而且对称。 • X射线的伴峰：一般情况下由于X射线源并非完全 单一引起， 同时区别Auger电子峰和X射线光电子 峰。 • Auger谱线：由于Auger电子的动能是固定的，X射 线光电子的结合能是固定的，因此，可以通过改 变激发源(如Al/Mg双阳极X射线源、Mg阳极X射线 源)观察伴峰位置的改变与否来确定。
E ( K )1,2 E
V B
SCF
( K )1,2 ( Erelax )1,2
三氟醋酸乙酯中C1s轨道电子结合能位移
金属Al的电子轨道结合能
化学位移的经验规律
• 同一周期内主族元素结合能位移随它们的化合价 升高呈现出线性增加的趋势；过渡金属元素的化 学位移随化合价的变化呈现减小的趋势。
• 对少数系列化合物，由核磁共振波谱仪 (NMR)和 穆斯堡尔（Mossbauer）谱仪测得的各自的特征位 移量同XPS测得的结合能位移量有一定的线性关系。 • XPS的化学位移同宏观热力学参数之间存在一定的 联系。
• 分子中原子的内层电子结合能位移量同与它 相结合的原子电负性之和有一定的线性关系。
双阳极X射线源
Mg 靶
X射线 能量(eV) 1253.7 1253.4 1258.2 1262.1 1263.1 相对强度 67.0 33.0 1.0 9.2 5.1
Al 靶
能量(eV) 1486.7 1486.3 1492.3 1496.3 1498.2 相对强度 67.0 33.0 1.0 7.8 3.3
ni=I/S
对于某一试样中的两种元素1、2，如它们 的灵敏度因子为S1 和S2 ，测得各自的谱线强度 为I1、I2，则其原子密度比为
n1 I1 / S1 n2 I 2 / S 2
对于由i种元素组成的样品，可得到样品 中某个元素的相对原子浓度Cx
Cx nx I /S x x ni Ii / Si
N7 N6 N5 N4 N3 N2 N1
电子的振激和振离峰 在光电发射中，当内层电子被激发后会形成空 穴。由于内层电位发生突然变化，会引起价电子云 的重新分布，结果会有一定的几率将引起价壳层电 子的跃迁。如价壳层电子跃迁到更高能级的束缚态， 则称之为电子的振激（Shake up）。如果价电子被 激发到连续态而成为自由电子，则称之为电子的振 离（Shake down）。不论振激还是振离都需要能量， 这样就使最初形成的光电子的动能下降，结果会在 光电子谱主峰的低动能一边出现振激引起的分立的 伴峰和振离导致的平滑的连续谱。
终态效应 原子中电子结合能的终态效应有弛豫现 象、多重分裂、电子的震激和震离等，其表 现形式为在XPS谱图上光电子主峰外常常出 现一些伴峰。
3、光电子能谱分析方法
光电子谱线(photoelectron lines)：XPS谱 有一组谱峰和背底谱线组成，它们包含了被分析 物质元素组成和结构方面非常有价值的信息， 如化学位移、俄歇电子谱线、电子自旋-轨道分 裂、价电子结构等。
通常在实际的光电离过程中产生的终态离 子(M+*)处于高激发态, 会自发地发生弛豫(退激 发)而变为稳定状态，该过程即为弛豫过程。 (1) 荧光辐射弛豫过程：原子中的内层电子被 激发后产生空穴，此外层电子向空穴跃迁，释放 出的能量以光子形式释放出来，形成荧光辐射。 M+* → M+ + hν′(特征射线) (2) 俄歇过程(非辐射弛豫): 处于高能级上的 电子向光激发产生的内层电子空穴跃迁，产生的 能量将较外层电子激发成游离电子的过程。 M+* → M++* + e- (Auger效应)
E E
A K
P K
它与静电无关，只与化合物本身有关。
震激谱线：
Cu没有 2p3/2谱线的 震激伴峰， 可以以此来 区分Cu与 CuO等化合 物
铜2p谱线和震激结构
Ni的XPS谱， 谱中可见明显的俄歇线
（3）定量分析
• 常用的XPS定量方法有：标样法、元素灵敏度因子 法和一级原理模型
元素灵敏度因子法 对于单相、均一、无限厚的固体表面，谱线 强度的计算公式可以表示为 I=f0A0QeyD
K1 K2 K’ K3 K4
K5
K6 K
1271.0
1274.2 1302.0
0.8
0.5 2.0
1506.5
1510.1 1557.0
0.42
0.28 2.0
主要应用
用于定性及半定量分析材料表面元素，分析材料表面 价态、逸出功，观察材料表面元素分布形貌，在金属、合 金、半导体、无机物、有机物、各种薄膜等许多固体材料 的研究中都有很多成功应用的实例，主要用途如下： 固体样品的元素成分进行定性、定量或半定量及价态分 析,样品表面的微区选点分析,元素成分的深度分析（角分 辨方式和氩离子刻蚀方式）； 固体样品表面的组成、化学状态分析，广泛应用于元素 分析、多相研究、化合物结构鉴定、富集法微量元素分析、 元素价态鉴定； 对氧化、腐蚀、摩擦、润滑、燃烧、粘接、催化、包袱 等微观机理研究； 分子生物化学以及三维剖析如界面及过渡层的研究等方 面有所应用； 反映出分子的外壳层分子轨道的特性，测试逸出功等。
（2）结合能
• 将特定能级上的电子移到固体费米能级或移到 自由原子或分子的真空能级所需消耗的能量。
• 第一种是直接由实验测定， 第二种方法是用量 子化学从头计算方法进行计算理论计算
准确的理论计算公式为
EB E
SCF
Erelax Erelat Ecorr
其中：Erelat和Ecorr分别为相对论效应和电子 相关作用对结合能的校正，一般小于Erelax。
Mn2+离子的3s轨道电离时的两种终态
两条主要谱线对 应于7S和5S（1） 终态，5S（2） 5S（3）是由于 电子相关作用引 起的精细结构
MnF2的Mn3s电子的XPS谱
谱线的识别 （1）确定经常出现的光电子峰，如C, O的光电子谱 线； （2）确定Auger线； （3）根据X射线光电子谱手册中的各元素的峰位表 确定其他强峰，并标出其相关峰； （4）区分多重峰、震激、震离、能量损失峰等。 （5）对于 p，d，f 谱线的鉴别应注意它们一般应 为自旋双线结构，它们应有一定的能量间隔和强 度比，p 线的强度比约为1:2，d 线的强度比约为 2:3，f 线的强度比约为3:4。
S=f0A0QeyD
在同一台谱仪中，处于不同试样中的元素灵敏 度因子S不同，但是如果S中的各有关因子对不同试 样有相同的变化规律，这时两个试样的灵敏度因子 的比值S1/S2保持不变。通常选定F 1s轨道电子谱线 的灵敏度因子为1，可求得其它元素的相对S值。各 元素的S值已由表可供查阅。
被测原子的密度
4f5/2 4f5/2 4d5/2 4d3/2 4p3/2 4p1/2 4s1/2
3d5/2 3d3/2 3p3/2 3p1/2 3s1/2 2p3/2 2p1/2 2s1/2 1s1/2
第9章 表面分析技术
一、X射线光电子能谱 X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)
K.Siegbahn 1981年获诺贝尔物理学奖
1、X射线光电子谱基本原理
（1）光电效应(photoelectron effect)
M + hν → M+* + e-
EK = hν − EB
当Ne1s 电子被激 发后，一个2p轨 道上的电子被激发 到3p轨道上或者 被激发成为自由电 子，在XPS图上形 成震激峰或者震离 峰。
Ne的震激和震离过程的示意图
• 多重分裂: 外壳层拥有未配对自旋电子，体 系的总角动量不为零。这时，光激发后形成 的内壳层空位便将同外壳层未配对自旋电子 发生耦合，使体系出现不止一个终态。相应 于每个终态，在芯能级谱图上将有一条谱线， 这便是光电子谱中的多重分裂。
X射线“鬼峰” ：由于X射源的阳极可能不纯 或被污染，则产生的X射线不纯。“鬼峰” 为非 阳极材料X射线所激发出的光电子谱线。
能量损失峰 光电子在离开样品表面的过程中有可能与表 面的其它电子相互作用而损失一定的能量，从而 在XPS低动能侧出现一些伴峰，即能量损失峰。
Al的2s谱线及相关的能量损失线
i i
• 元素灵敏度因子法是一种半经验性的相对定量 方法，可以得到较好的半定量结果。但由于元 素灵敏度因子S概括了影响谱线强度的众多因素， 因此不论是理论计算还是实验测定，其数值不 可能很准确。而且该法仅适用于理想的表面均 匀的样品，对过渡金属不适用。