XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表
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05-光电子能谱分析XPS和俄歇电子能谱AES-
Al元素由于所处化学环境不 同，其2P电子的结合能不同
23
（2）屏蔽效应引起化学位移
屏蔽效应定义：原子的内层电子同时受到原子核的电 场引力和外层电子的斥力作用，外层电子对内层电子 的斥力作用抵消了一部分核电荷，从而削弱了核电荷 对该内层电子的吸引力，这种斥力作用称为屏蔽效应。
当外层电子云密度减少时，屏蔽作用将减弱，内层电 子的结合能增加；反之则结合能将减少。
7
每一壳层的电子轨道又可分为几个亚层
n
1K 2L 3M 4N
1S 2S 2P
3S 3P 3d 4S 4P 4d 4f
➢ 壳层K、L、M、N对应主量子数n=1、2、3、4……
➢ 每一主壳层内，电子分居不同的亚层 亚层s、p、d、f……，分别对应角量子数l=0、1、2、3…… 每个亚层最多能容纳的电子数：s—2个电子；p—6个电子； d—10个电子；f—14个电子
19
相关知识回顾
20
相关知识回顾
21
h Eb 样 Ek
样
φ设备
h Eb 设备 Ek'
Eb h -设备 - Ek'
不同元素的原子各层能级上的电子结合能数值不同
表面元 素分析
22
2、化学位移
（1）化学位移的定义 同一原子由于所处的化 学环境不同而引起的内 层电子结合能的变化， 在谱图上表现为谱峰的 位移，这一现象称为化 学位移。
→计算Eb，获得计 数率相对于电 子结合能的光 电子能谱。
31
（二）光电子能谱图
光电子能谱图： 光电子产额（强度）对 光电子结合能（或动能） 的分布图
光电子能谱谱线（谱峰） 以被激发出电子原来所 在能级命名。
光电子谱线：不同结合能的一系列峰组成的电子 能谱图，即元素的特征谱峰群，每个峰对应于一 个原子能级；在XPS中，很多强的光电子谱线一般 是对称的，并且很窄。
在xps谱图中可观察到几种类型的谱峰
子体激元震荡基频为b，其能量损 失 是 量 子 化 的 (ħb) 。 如 受 到 多 次
损失，在谱图上将呈现一系列等间 距的峰，强度逐渐减弱。
电子散射效应等离子体激元损失峰
O 1s 21 eV
Insulating Material x4
5.3、AES谱图的特征性质
AES谱的表示：（Fe LMM）
双峰中低j值的结合能EB较高(EB 2p1/2 > EB 2p3/2)
自旋-轨道分裂的大小随Z增加 自旋-轨道分裂的大小随与核的距
离增加(核屏蔽增加)而减小
5.1.2、俄歇电子谱线(Auger lines)
由弛豫过程中(芯能级存 在空穴后)原子的剩余能 量产生。它总是伴随着 XPS，具有比光电发射 峰更宽和更为复杂的结 构，其动能与入射光子
1. XPS谱图的初级结构 2. XPS谱图的次级结构 3. AES谱图的特征性质
5.1、XPS谱图的初级结构
XPS谱图的形式
光电子信号强度I 随能量的变化关系(I ~ EB)；
在XPS谱图中可观察到几种类型的谱峰。
一部分是基本的并总可观察到—初级结构 另一些依赖于样品的物理和化学性质—次级结构
光电发射过程常被设想为三步（三步模型）：
光吸收和电离（初态效应）； 原子响应和光电子发射（终态效应）； 电子向表面输运并逸出（外禀损失）。
所有这些过程都对XPS谱的结构有贡献。
5.1.1、光电子谱线(photoelectron lines)
由于X射线激发源的光子能量较高，可以同时激发出多个 原子轨道的光电子，因此在XPS谱图上会出现多组谱峰。 由于大部分元素都可以激发出多组光电子峰，因此可以利 用这些峰排除能量相近峰的干扰，非常有利于元素的定性 标定。
损失，在谱图上将呈现一系列等间 距的峰，强度逐渐减弱。
电子散射效应等离子体激元损失峰
O 1s 21 eV
Insulating Material x4
5.3、AES谱图的特征性质
AES谱的表示：（Fe LMM）
双峰中低j值的结合能EB较高(EB 2p1/2 > EB 2p3/2)
自旋-轨道分裂的大小随Z增加 自旋-轨道分裂的大小随与核的距
离增加(核屏蔽增加)而减小
5.1.2、俄歇电子谱线(Auger lines)
由弛豫过程中(芯能级存 在空穴后)原子的剩余能 量产生。它总是伴随着 XPS，具有比光电发射 峰更宽和更为复杂的结 构，其动能与入射光子
1. XPS谱图的初级结构 2. XPS谱图的次级结构 3. AES谱图的特征性质
5.1、XPS谱图的初级结构
XPS谱图的形式
光电子信号强度I 随能量的变化关系(I ~ EB)；
在XPS谱图中可观察到几种类型的谱峰。
一部分是基本的并总可观察到—初级结构 另一些依赖于样品的物理和化学性质—次级结构
光电发射过程常被设想为三步（三步模型）：
光吸收和电离（初态效应）； 原子响应和光电子发射（终态效应）； 电子向表面输运并逸出（外禀损失）。
所有这些过程都对XPS谱的结构有贡献。
5.1.1、光电子谱线(photoelectron lines)
由于X射线激发源的光子能量较高，可以同时激发出多个 原子轨道的光电子，因此在XPS谱图上会出现多组谱峰。 由于大部分元素都可以激发出多组光电子峰，因此可以利 用这些峰排除能量相近峰的干扰，非常有利于元素的定性 标定。
X射线光电子能谱(XPS)
286.5
287.8
288.0
（4）.结合能与元素价态
通常认为初态效应是造成化学位移的原因，所以随着元素 形式氧化态的增加从元素中出射的光电子的EB亦会增加。
对大多数样品而言ΔEb仅以初态效应项表示是足够的。
结合能Eb
单质Al0 2p
72.7 eV
Al3+ 2p（Al2O3）
74.7eV
（4）.结合能与元素价态
Functional Group
hydrocarbon
amine
alcohol, ether
Cl bound to C
F bound to C
carbonyl
C-H, C-C C-N
C-O-H, C-O-C C-Cl C-F C=O
Binding Energy (eV)
285.0
286.0
286.5
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
Cu 2p
2p3/2
2p1/2
Peak Area 1
19:.8
2
965 955 945 935 Binding Energy (eV)
Orbital=p l=1 s=+/-1/2 ls=1/2,3/2
925
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
Ag 3d 3d3/2
Spin orbital splitting and peak area ratios assist in element identifications.
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
C 1s
Orbital=s l=0 s=+/-1/2 ls=1/2
290 288 284 280 276 Binding Energy (eV)
287.8
288.0
（4）.结合能与元素价态
通常认为初态效应是造成化学位移的原因，所以随着元素 形式氧化态的增加从元素中出射的光电子的EB亦会增加。
对大多数样品而言ΔEb仅以初态效应项表示是足够的。
结合能Eb
单质Al0 2p
72.7 eV
Al3+ 2p（Al2O3）
74.7eV
（4）.结合能与元素价态
Functional Group
hydrocarbon
amine
alcohol, ether
Cl bound to C
F bound to C
carbonyl
C-H, C-C C-N
C-O-H, C-O-C C-Cl C-F C=O
Binding Energy (eV)
285.0
286.0
286.5
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
Cu 2p
2p3/2
2p1/2
Peak Area 1
19:.8
2
965 955 945 935 Binding Energy (eV)
Orbital=p l=1 s=+/-1/2 ls=1/2,3/2
925
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
Ag 3d 3d3/2
Spin orbital splitting and peak area ratios assist in element identifications.
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
C 1s
Orbital=s l=0 s=+/-1/2 ls=1/2
290 288 284 280 276 Binding Energy (eV)
XPS
3p
Ｍn2+离子有
５个未成对电 子，发射一个 3s电子，产生 两种终态，形 成两条谱 线．两峰的强 度比为7:5.
MnF2中Ｍn的 3S电子的光电子能谱
课堂练习
(1)由MgKα测得Cl2S的结合能Eb为 276.3eV,若由AlKα(1486.8eV)测得 Cl2S的动能Ek是多少? (2)计算3d5/2中内量子数j=5/2的由 来? (3)图示特征X射线MgKα1的电子跃
f7/2 : f5/2 = 4:3
• 横坐标表示电子的结合能，有时以光电子动能表 示，纵坐标为光电子强度。 • 激发源 MgKα
• 各种轨道都有可能被激发成光电子. Ag 3s, Ag 3p1/2，Ag 3p3/2, Ag 3d3/2, Ag 3d5/2, Ag 4s, Ag 4p1/2，Ag 4p3/2, Ag 4d3/2, Ag 4d5/2。 • 光电子强度规律: 1)主量子数 n小的峰比 n大的峰强; 2)主量子数n相同时,角量子数 l大的峰比 l小的强: 3)对于两个自旋分裂,内量子数 j大的峰 j小的强.
• 利用标准谱线对仪器校正
Cu
Ag
C Au Si
能级 2p3/2 3s 3p3/2 3d5/2 1s(石墨) 4f7/2 2p3/2
Eb(eV) 932,8(2) 122.9(2) 573.0(3) 368.2(2) 284.3(3) 83.8 99
§2 俄歇电子能谱基础知识
1925年法国物理学家M.P.Auger用X射线研究 光电效应就发现了俄歇（Auger）电子。 1953年nder提出俄歇电子可以作为表 面分析的手段。 1967年L.A.Harris采用电子能量微分方法，使 微弱的俄歇电子峰同本底区分开来，开始进入实 用阶段.
材料分析测试技术--AES与XPS分析方法
样品：2024 Al合金
涂层：Ce(NO3)3
1.定量分析公式
I—谱线强度 s—灵敏度因子
纯Ce4+u' ' '峰面积占总面积的14%
Ce 沉积速率随时间增大
Ce-Ogroup (529.5ev)
Al-O group (531.6ev)
Ce-OH group (532ev)
XPS分析结论
• 缺点：
(1)定量分析的准确度不高； (2)电子束轰击损伤和电荷积累问题限制其在有机材料、生物样品和某 些陶瓷材料中的应用； (3)对样品要求高，表面必须清洁、光滑等； (4)不能分析H、He。
X射线光电子能谱（XPS）
1.工作原理:
当X射线与样品相互作用后，激发出某个能级上的电子，测量这 一电子的动能，就能得到样品中有关电子结构的信息。
②二次电子
①弹性散射峰
③俄歇电子峰
基本原理
• 俄歇电子和俄歇跃迁 俄歇电子
L3 L2 L1
L3 L2 L1
入射电子 K K
俄歇至少涉及两个能级和三个电子，适用于除氢、氦以外所有元素分析
俄歇电子能量
对于WXY跃迁,实际测量到的俄歇电子的动能 ：
E（Z）=EW（Z）-EX（Z）-EY（Z+△）-ØA
不同原子序数的原子主要跃迁的俄歇电子能量图
俄歇电子强度
• 俄歇电子强度就是俄歇电流大小。 对于某一基体材料中的A元素发生WXY俄歇跃迁产 生的俄歇电流IA通常表示为：
IA(WXY)=IPσA(EP,EW)PA(WXY)λA(EWXY)[1+rA(EP,EW)]RTnA
• 俄歇电流与俄歇微分谱峰峰高成正比
电子束与样品作用后产生的粒子和波如下图:
X射线能谱、X射线光电子能谱(XPS)
X射线能谱、X射线光电子能谱(XPS)在通常的光谱方法中，主要研究光和物质的相互作用后产生的光信息。
在电子能谱法中，却采用单色光源（如X射线、紫外光）或电子束去照射样品，使其电子受到激发而发射出来，然后测量这些这些电子的能量关系及其强度的关系，从中获得有关信息。
根据激发能源的不同，可以得到不同的电子能谱法。
用X射线作为激发源的称X射线光电子能谱法（X-ray photoctron spectorscopy ,XPS）。
用紫外光作为激发源的称为紫外光电子能谱法(UV photoctron spectorscopy,UPS)。
若用电子束或X射线作为激发源测量样品激发后产生的俄歇电子，成为俄歇电子能谱法(anger electron spectroscopy,AES)。
近年来，X射线光电子能谱法在化学分析中得到了广泛的应用，因此它又称为化学分析用电子能谱法(electron spectroscopy for chemical analysis 简称为ESCA)。
目前，电子能谱法已在化学、物理、生物等各个领域中得到广泛应用，并逐渐显示出它在表面分析和结构鉴定中的巨大潜力。
基本原理：光电效应基本组成：真空室、X射线源、电子能量分析器辅助组成：离子枪主要功能：成分分析、化学态分析采谱方法：全谱、高分辨率谱分析方法：定性分析、定量分析表面组成：包括表面元素组成、化学价态及其在表层的分布等,后者涉及元素在表面的横向及纵向(深度)分布;表面结构包括表面原(分)子排列等;表面电子态包括表面能级性质、表面态密度分布、表面电荷密度分布及能量分布等;表面形貌指“宏观”外形,当分析的分辨率达到原子级时,可观察到原子排列,这时表面形貌分析和表面结构分析之间就没有明确的分界。
表面分析技术的特点：是用一个探束(电子、离子、光子或原子等)入射到样品表面,在两者相互作用时,从样品表面发射及散射电子、离子、中性粒子(原子或分子)与光子等。
XPS和俄歇电子能谱ppt
xps和俄歇电子能谱
xx年xx月xx日
目录
contents
引言xps技术的基本原理aes技术的基本原理xps和aes技术的应用案例xps和aes技术的前景展望
01
引言
1
xps和aes技术的简介
2
3
XPS（X射线光电子能谱）和AES（俄歇电子能谱）是表面科学中常用的两种技术。
XPS用于测量样品表面的元素组成和化学状态，而AES则用于测量表面不同深度层次上的元素组成和化学状态。
太阳能电池
XPS和AES可以用于分析太阳能电池表面的元素组成和化学状态，以优化太阳能电池的性能。
xps和aes技术在新能源领域的应用
锂离子电池
XPS和AES可以用于分析锂离子电池正负极材料的元素组成、化学状态和界面反应，以优化电池性能和寿命。
燃料电池
XPS和AES可以用于分析燃料电池催化剂的元素组成、化学状态和表面反应，以提高燃料电池的效率和稳定性。
俄歇电子能谱的作用S技术的优点包括：高分辨率、高灵敏度、能够提供元素的化学态和电子态信息等。但是，AES技术也存在一些缺点，例如样品制备复杂、测试成本高、测试时间长等。此外，对于某些元素，如氢、氦等，AES技术的检测限较高。
03
aes技术的基本原理
AES（Auger Electron Spectroscopy）是一种表面分析技术，它通过测量俄歇电子的能量分布来推断样品表面的元素组成和化学状态。俄歇电子是高能电子与样品原子或分子相互作用后，从样品中发射出的次级电子。AES技术利用能量分析器测量俄歇电子的能量分布，以获得样品的化学信息。
xps技术在材料表面分析中的应用
03
表面掺杂
AES可以用于改变材料表面的元素组成，如掺杂金属或非金属元素，以改变材料的性质。
第十二讲 X射线光电子谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)
7
AES Auger效应
❖Auger跃迁
Auger跃迁的标记以空位、 跃迁电子、发射电 子所在的能级为基础。如初态空位在K能级，L1 能级上的一个电子向下跃迁填充K空位，同时激 发L3上的一个电子发射出去便记为KL1L3。一般 地说，任意一种Auger过程均可用WiXpYq来表 示。 此处，Wi, Xp和Yq代表所对应的电子轨道。
6
AES Auger效应
❖Auger效应
在原子内某一内层电子电离而形成空位(如K层)，则 该电离原子的去激发可以有两种方式： ➢一个能量较高态的电子填充该空位，同时发出特征 X射线，即辐射跃迁。 ➢一个较高能量的电子跃迁到空位，同时另一个电子 被激发发射，这是一无辐射跃迁过程，这一过程被称 为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。
这样
EWXY(Z) = EW(Z) EX(Z) EY(Z) [EY(Z+1) EY(Z)] A
16
AES Auger电子的能量和产额
❖Auger电子能量的半经验方法
从量子力学的观点看，WXY和WYX过程是无法区
分的，因此有 EWXY(Z) = EWYX(Z)
一 种 处 理 方 法 是 取 β=1 ， 做 两 个 过 程 的 平 均 ， 即
❖ Auger电子谱仪目前主要由Auger电子激发系 统电子枪，Auger电子能量分析系统 电子能量分析器，超高真空系统，数据采集和 记录系统及样品清洗、剖离系统组成。
30
AES AES装置
❖电子枪
➢ 电子枪是用于激发Auger电子的装置。Auger电子 的能量一般在0~2000eV之间，所以电子枪的加速 电压一般在5 keV以上。
Auger电子能谱(AES)
Auger Electron spectroscopy
AES Auger效应
❖Auger跃迁
Auger跃迁的标记以空位、 跃迁电子、发射电 子所在的能级为基础。如初态空位在K能级，L1 能级上的一个电子向下跃迁填充K空位，同时激 发L3上的一个电子发射出去便记为KL1L3。一般 地说，任意一种Auger过程均可用WiXpYq来表 示。 此处，Wi, Xp和Yq代表所对应的电子轨道。
6
AES Auger效应
❖Auger效应
在原子内某一内层电子电离而形成空位(如K层)，则 该电离原子的去激发可以有两种方式： ➢一个能量较高态的电子填充该空位，同时发出特征 X射线，即辐射跃迁。 ➢一个较高能量的电子跃迁到空位，同时另一个电子 被激发发射，这是一无辐射跃迁过程，这一过程被称 为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。
这样
EWXY(Z) = EW(Z) EX(Z) EY(Z) [EY(Z+1) EY(Z)] A
16
AES Auger电子的能量和产额
❖Auger电子能量的半经验方法
从量子力学的观点看，WXY和WYX过程是无法区
分的，因此有 EWXY(Z) = EWYX(Z)
一 种 处 理 方 法 是 取 β=1 ， 做 两 个 过 程 的 平 均 ， 即
❖ Auger电子谱仪目前主要由Auger电子激发系 统电子枪，Auger电子能量分析系统 电子能量分析器，超高真空系统，数据采集和 记录系统及样品清洗、剖离系统组成。
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AES AES装置
❖电子枪
➢ 电子枪是用于激发Auger电子的装置。Auger电子 的能量一般在0~2000eV之间，所以电子枪的加速 电压一般在5 keV以上。
Auger电子能谱(AES)
Auger Electron spectroscopy
第十一章 俄歇电子能谱分析(AES)和X-射线光电子能谱分析(XPS)
将成分（％）0.32C、0.02P、3.87Ni及2.3Cr的合金钢奥氏体化后， 在396－594℃范围缓冷，产生明显回火脆。断口显示明显的晶间脆断特 征。
电镜几十万倍下观察，未见晶界处任何沉淀析出。故一直未能找到直 接证据，直到使用俄歇能谱仪。
断口表层
距断口表层4.5nm深度处
（采用氩离子喷溅技术逐层剥离）
KL1L1
L1M1M1
L2, 3VV
（《材料物理现代研究方法》P183图7-1）
（3）俄歇过程和俄歇电子能量
WXY跃迁产生的俄歇电 子的动能可近似地用 经验公式估算，即：
俄歇电子
EW XY EW E X EY
WXY俄歇过程示意图
（3）俄歇电子的能量
原则上，俄歇电子动能由原子核外电子跃迁前后的原子系统总能量的 差别算出。常用的一个经验公式为：
•1969年，Palmberg、Bohn和Tracey引进了筒镜能量分析器， 提高了灵敏度和分析速度，使俄歇电子能谱被广泛应用。
俄歇电子能谱的基本机理是：入射电子束或X射线 使原子内层能级电子电离，外层电子产生无辐射俄 歇跃迁，发射俄歇电子，用电子能谱仪在真空中对 它们进行探测。
基本原理
(1)俄歇电子的产生
氧化锰 锰
锰和氧化锰的俄歇电子谱
2）当俄歇跃迁涉及到价电 子能带时，情况就复杂了， 这时俄歇电子位移和原子 的化学环境就不存在简单 的关系，不仅峰的位置会 变化，而且峰的形状也会 变化。
Mo2C、SiC、石墨和金刚石中
碳的 KLL（KVV或）俄歇谱
3)能量损失机理导致的变化将改变俄歇峰 低能侧的拖尾峰。
化学位移效应
化学环境的强烈影响常常导致俄歇谱有如下三种可能的 变化：(称为化学效应)
电镜几十万倍下观察，未见晶界处任何沉淀析出。故一直未能找到直 接证据，直到使用俄歇能谱仪。
断口表层
距断口表层4.5nm深度处
（采用氩离子喷溅技术逐层剥离）
KL1L1
L1M1M1
L2, 3VV
（《材料物理现代研究方法》P183图7-1）
（3）俄歇过程和俄歇电子能量
WXY跃迁产生的俄歇电 子的动能可近似地用 经验公式估算，即：
俄歇电子
EW XY EW E X EY
WXY俄歇过程示意图
（3）俄歇电子的能量
原则上，俄歇电子动能由原子核外电子跃迁前后的原子系统总能量的 差别算出。常用的一个经验公式为：
•1969年，Palmberg、Bohn和Tracey引进了筒镜能量分析器， 提高了灵敏度和分析速度，使俄歇电子能谱被广泛应用。
俄歇电子能谱的基本机理是：入射电子束或X射线 使原子内层能级电子电离，外层电子产生无辐射俄 歇跃迁，发射俄歇电子，用电子能谱仪在真空中对 它们进行探测。
基本原理
(1)俄歇电子的产生
氧化锰 锰
锰和氧化锰的俄歇电子谱
2）当俄歇跃迁涉及到价电 子能带时，情况就复杂了， 这时俄歇电子位移和原子 的化学环境就不存在简单 的关系，不仅峰的位置会 变化，而且峰的形状也会 变化。
Mo2C、SiC、石墨和金刚石中
碳的 KLL（KVV或）俄歇谱
3)能量损失机理导致的变化将改变俄歇峰 低能侧的拖尾峰。
化学位移效应
化学环境的强烈影响常常导致俄歇谱有如下三种可能的 变化：(称为化学效应)
(完整版)X射线光电子能谱分析(XPS)
第18章X射线光电子能谱分析18.1 引言固体表面分析业已发展为一种常用的仪器分析方法，特别是对于固体材料的分析和元素化学价态分析。
目前常用的表面成分分析方法有：X射线光电子能谱（XPS）, 俄歇电子能谱(AES)，静态二次离子质谱(SIMS)和离子散射谱(ISS)。
AES 分析主要应用于物理方面的固体材料科学的研究，而XPS的应用面则广泛得多，更适合于化学领域的研究。
SIMS和ISS由于定量效果较差，在常规表面分析中的应用相对较少。
但近年随着飞行时间质谱（TOF-SIMS）的发展，使得质谱在表面分析上的应用也逐渐增加。
本章主要介绍X射线光电子能谱的实验方法。
X射线光电子能谱（XPS）也被称作化学分析用电子能谱（ESCA）。
该方法是在六十年代由瑞典科学家Kai Siegbahn教授发展起来的。
由于在光电子能谱的理论和技术上的重大贡献，1981年，Kai Siegbahn获得了诺贝尔物理奖。
三十多年的来，X射线光电子能谱无论在理论上和实验技术上都已获得了长足的发展。
XPS已从刚开始主要用来对化学元素的定性分析，业已发展为表面元素定性、半定量分析及元素化学价态分析的重要手段。
XPS的研究领域也不再局限于传统的化学分析，而扩展到现代迅猛发展的材料学科。
目前该分析方法在日常表面分析工作中的份额约50%，是一种最主要的表面分析工具。
在XPS谱仪技术发展方面也取得了巨大的进展。
在X射线源上，已从原来的激发能固定的射线源发展到利用同步辐射获得X射线能量单色化并连续可调的激发源；传统的固定式X射线源也发展到电子束扫描金属靶所产生的可扫描式X射线源；X射线的束斑直径也实现了微型化，最小的束斑直径已能达到6μm大小, 使得XPS在微区分析上的应用得到了大幅度的加强。
图像XPS技术的发展，大大促进了XPS在新材料研究上的应用。
在谱仪的能量分析检测器方面，也从传统的单通道电子倍增器检测器发展到位置灵敏检测器和多通道检测器，使得检测灵敏度获得了大幅度的提高。
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电子能谱(Electron Spectroscopy)
2−2
第二章 X 射线光电子能谱(XPS)
XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 又被称为 ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) 它是以 X 射线为探针 检测由表面出射的光电子 来获取表面信 息的 这些光电子主要来自表面原子的内壳层 携带有表面丰富的物理和化学信息 XPS 作为表面分析技术的普及 归因于其高信息量 其对广泛样品的适应性以及其坚 实的理论基础 本章将介绍 XPS 方法并阐述其理论 仪器 谱的表示及其应用
II 射线光电子能谱(XPS)
XPS 的物理基础......................................................................................................................3 1. X 射线与物质的相互作用 ......................................................................................................3 2. 光电效应 .................................................................................................................................3 3. 电离过程和弛豫过程 .............................................................................................................4 二 结合能与化学位移 ..................................................................................................................6 1. Koopman 定理 ........................................................................................................................6 2. 初态效应 .................................................................................................................................7 3. 终态效应 ...............................................................................................................................10 4. 结合能的参考基准 ...............................................................................................................12 5. 固体中的光电发射 ...............................................................................................................13 三 XPS 谱的一般特性(GENERAL FEATURES) ............................................................................14 1. XPS 谱图的初级结构 ...........................................................................................................14 2. XPS 谱图的次级结构 ...........................................................................................................17 四 定性分析 ................................................................................................................................18 1. 元素组成鉴别:......................................................................................................................18 2. 化学态分析 ...........................................................................................................................19 3 应用实例 .............................................................................................................................21 五 定量分析 ................................................................................................................................26 六 XPS 谱仪技术........................................................................................................................30 1 超高真空系统(UHV) ..........................................................................................................30 2 X 光源..................................................................................................................................30 3 分析器系统 .........................................................................................................................31 4 数据系统 .............................................................................................................................33 5 其它附件 .............................................................................................................................33 6 谱仪灵敏度和检测限 .........................................................................................................34 7 谱仪能量的定标 .................................................................................................................34 8 清洁表面制备 .................................................................................................................35 七 深度剖析与成像 XPS ...........................................................................................................36 1 结构破坏性深度剖析 .........................................................................................................36 2 非结构破坏性深度剖析 .....................................................................................................36 3 成像 XPS(iXPS). .................................................................................................................37 八 数据处理 ................................................................................................................................38 九 结 论 ......................................................................................................................................39 一