EELS和XPS的功能区别
电子能谱分析XPS和AES
清华大学化学系表面与材料研究组
化学价态分析
金属碳化物 280.8 eV
有机碳 285.0 eV
计数 / 任意单位
60 min 40 min 20 min
Surface
在PZT薄膜表面，C 1s的结 合能为285.0 eV和 281.5eV，分别对应于有机 碳和金属碳化物。有机碳是 主要成分，可能是由表面污 染所产生的。随着溅射深度 的增加，有机碳的信号减 弱，而金属碳化物的峰增 强。这结果说明在PZT薄膜 内部的碳主要以金属碳化物 存在。
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XPS原理－光电离
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X射线光电子能谱基于光 电离作用，当一束光子辐 照到样品表面时，光子可 以被样品中某一元素的原 子轨道上的电子所吸收， 使得该电子脱离原子核的 束缚，以一定的动能从原 子内部发射出来，变成自 由的光电子。 能级图和轨道示意图
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样品制备
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对于含有挥发性物质的样品，在样品进入 真空系统前必须清除掉挥发性物质。一般 可以通过对样品加热或用溶剂清洗等方 法。 如有机溶剂，水汽等。 可以在烘箱中常时间烘干或红外灯烤，但 要注意不使样品发生分解或其他化学变 化。
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清华大学化学系表面与材料研究组
样品制备
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由于在实验过程中样品必须通过传递杆，穿过超 高真空隔离阀，送进样品分析室。因此，样品的 尺寸必须符合一定的大小规范，以利于真空进 样。对于块状样品和薄膜样品，其长宽最好小于 10m m , 高度小于5 m m 。对于体积较大的样品 则必须通过适当方法制备成合适大小的样品。但 在制备过程中，必须考虑处理过程可能对表面成 分和状态的影响。
电子能谱学第12讲电子能量损失谱EELS
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•
为了定性地说明入射电子同在固体表面上作振动的原子 或分子的相互作用，可以设想在一个平滑而清洁的晶体 表面上，由于表面处的对称性被破坏，元胞内的电荷分 布出现了一个静电偶极子p0。
• 假如有一个分子吸附在这个元胞内，静电偶极子变为p。 如果吸附分子的垂直方向有一个振动ω0，偶极子就会受 到调制，成为p＋pexp(－iω0t)，这时电偶极子的振荡分 量就在晶体上方的真空里建立起电场。
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图7—5画出五种吸附实 体的几何结构。
如果假定是一种轻的原于 吸附在重的原子上，知道 了原子量、结合键的强度、 长度以及角度，就可以通 过入射电子和吸附原子偶 极矩中垂直于表面的振荡 的相互作用进行计算，并 由选择定则得到图7-5右 所示的电子能量损失谱。
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(a）表示在桥式分子吸附情况下，有两种振动模式：由单个原子作垂直于表 面振动的低频峰，及由两个原于间的拉伸振动所产生的高频峰。这是因 为它们和表面的结合键的倾斜，使这个振动也有垂直于表面的振动分量。 (b)表承立式分子吸附的情况，这时也出现两个损失峰。低频峰是由整个分 子对衬底作振动所产生，由于整个分子的总质量较大以及它跟衬底表面 偶合比较弱使频率较低；高频损失峰是同分子的拉伸振动相对应的。 (c)表示双键结合的对称桥式原子吸附，在这里只有从一种频动中得到的一 个垂直振动分量。 (d)表示非对称桥式原子吸附，出现了第二个垂直振动分量。 (e)表示顶式原子吸附，在这种情况下，人们只能得到一个损失峰。 图7—5中的五条虚线表示目前红外光所能达到的低频极限．
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EELS的特点
• 电子能量损失谱（Electron energy loss spectroscopy， 简称EELS）可以实现横向分辨率10 nm，深度0.5~2 nm的区域内成分分析；
通过XPS和REELS评估DLC薄膜中的sp2sp3碳含量
通过XPS和REELS评估DLC薄膜中的sp2/sp3碳含量关键词：DLC膜，XPS，REELS，碳的sp2/sp3键1. DLC概述DLC（Diamond Like Carbon，类金刚石）是一种含有金刚石结构（sp3键）和石墨结构（sp2键）的亚稳非晶态物质，具有以sp3键碳共价结合为主体并混合有sp2键碳的长程无序立体网状结构。
DLC材料作为21世纪战略新材料之一，因具备质量稳定（化学惰性），硬度高，耐磨、耐腐蚀性好，摩擦系数低，与基体结合力强以及生物相容性好等优良性能，被广泛应用于机械、汽车、光学、医疗、包装印刷和电子材料等领域。
研究表明，DLC膜的性质主要由sp2和sp3键的相对含量所决定。
但由于sp3键的含量变化范围广，在不同工艺条件下制备的DLC膜的性能也有所不同。
因此，表征DLC膜中碳原子的杂化和成键方式对研究其改性和制备工艺的改良极其重要。
众所周知，X射线光电子能谱仪（XPS）拥有高表面灵敏（<10 nm）和高空间分辨(<10 um)的元素组分、元素含量以及化学态解析能力，结合离子束剥离技术和变角度XPS技术，还可以对膜层结构进行深度分析。
此外，利用反射式电子能量损失谱（REELS），能够获得碳原子的杂化与成键方式。
因此，结合XPS和REELS 就能够实现对DLC薄膜中sp2/sp3碳含量的全面表征。
图1. DLC应用领域。
2.REELS基本原理电子能量损失谱学是研究材料性质的重要手段，它通过分析电子束与材料相互作用过后的非弹性散射电子的能量损失分布，获取材料的本征信息。
其原理是利用已知动能的电子束轰击材料，入射电子经历和材料原子的非弹性碰撞，而发生角度偏转与能量交换，能量交换过程来源于对材料的电子态激发，它因而包含了材料的能带结构信息。
REELS是反射式电子能量损失谱，利用特定能量的电子束为激发源，与样品发生非弹性碰撞后测量其反射电子的能量分布。
这种能量分布包含由于激发原子态、芯能级和价带跃迁、材料带隙等引起的离散能量损失特征。
外墙保温EPS和XPS区别
区别外墙保温和XPSEPS世纪新建筑的标志之一，节能环保，外墙外保温对于现代建筑来说是进入21就是（最好的保温材料，冬暖夏凉，其第一种施工工法是先喷涂聚氨酯保温材料，然后再做外装饰层；第二种施工工法是粘我们家庭里冰箱壁夹层的保温材料）（挤塑聚苯乙烯）板材，然后再做外装饰层，挤塑聚苯乙烯保温板的性能贴XPS肯定没有聚氨酯好，但是比（发泡聚苯乙烯）板材好的多；第三种施工工法EPS这种施板材模块都可以，外挂保温装饰一体化的模块，聚氨酯模块或者是XPS龙骨工方法速度很快，工期短。
目前的保温板材外墙外保温系统主要有：板外墙保温系统、板外墙保XPSEPS温系统。
和系统性能比较：XPSEPS1、保温隔热性能：相同厚度的以及保温性能是逐渐升高的。
为0.041，是0.030。
XPSXPSEPSEPS因此达到相同的保温效果的情况下，板材比板材厚度要薄，但纯板材的价EPSXPS格板贵于板。
如果全面考虑工艺以及建筑物高度，每平方米的价格反XPSXPSEPS而比要贵一些。
EPS对于隔热来讲，主要是看热惰性指标D，而D值与蓄热系数成正比。
但是就整个系统而言，200mm的混凝土的蓄热已经够大，再加外保温层，完全满足节能要求。
这也是国家规范要求墙体综合导热系数和蓄热系数要同时满足要求的原因。
目前的或薄抹灰系统都完全满足要求。
XPSEPS2、强度：这里指出的强度应该是抗拉强度，聚苯板的容重和抗拉强度有绝对的关系，一般的容重18Kg/m3的抗拉强度为110～120KPa，20Kg/m3容重的在140KPa左EPS右；的容重正常从25Kg～45Kg，强度从150KPa～700KPa或更高。
（前提是满足XPS导热系数0.03左右）。
目前板强度在200KPa－250KPa，这种强度国内很多板材做不到，EPSXPSXPS板材在100KPa以下，在越来越丰富的外立面装饰以及沿海地区经常有台风出现的情况下，强度显得很重要，特别是对于一些外砖或者高层而言，两种板材墙贴均需加固或者说采用固定件辅助固定。
X射线光电子能谱(XPS)
• The peak area ratios of a core level of an element in different compounds are also nearly the same.
(1) 电离过程—一次过程 (Primary process)
Incident X-ray
Conduction Band Valence Band
2p 2s 1s
e-
Free Electron Level Fermi Level
L2,L3 L1
K
光电离是一步过程 A + hν→ A+* + e− (分立能量) Ek = hν − EB
与它相结合的元素种类和数量不同； 原子具有不同的化学价态。
（1）.结合能与元素
Electron-nucleus attraction helps us identify the elements.
（2）.结合能与电子自旋-轨道耦合
For p, d and f peaks, two peaks are observed.
Lowest state of energy
Energy Levels
二、结合能与化学位移
• 电子结合能(Eb)：代表了原子中电子(n,l,m,s)与核电荷(Z)之间的相互 作用强度。
• Eb可用XPS直接实验测定,也可用量子化学从头计算方法进行计算。
电子结合能是体系的初态(原子有n个电子)和终态(原子有n-1个电子(离子)和 一自由光电子)间能量的简单差。
eps和xps系统性能讨论比较_secret
膨胀聚苯板（EPS）与挤压聚苯板(XPS)外墙保温性能比较·EPS外保温系统在美国及全世界已应用了40年。
虽然在美国有世界两大XPS 制造商（陶氏化学与欧文斯科宁），但除中国之外的全世界（包括美国）现在反而几乎没有应用XPS的外墙保温项目。
·XPS系统必须用铆钉，而EPS系统经过三十六年技术与实践的检验不需用铆钉。
****公司推荐外保温系统采用EPS。
但如果客户坚持用XPS，我们公司仍可提供最高质量的外保温系统与之配套。
项目单位EPS XPS 描述抗压强度Kpa＞=100＞=150EPS的抗压强度并不象人们通常想象的那么低，其强度足以达到外保温系统的要求。
外保温系统对板材的强度要求是＞=69Kpa。
更为重要的是，适中的抗压强度使EPS能够吸收不平衡的基层墙面及结构微小位移所产生应力，因此这是EPS系统能防止开裂的原因。
XPS较高的抗压强度本来应该是其应用屋面最大的优点，但应用于外墙保温系统上变成其最大的缺点。
抗拉强度Kpa＞=103无目前没有XPS供应商提供此项测试数据，因此很难说XPS比EPS抗拉强度高，倒是每一个EPS供应商都可以提供此项数据，并且这些数据显示EPS的抗拉强度足以满足外保温系统的要求。
更为重要的是，因为XPS与EPS为同一种材料，即聚苯乙烯。
XPS与EPS的唯一不同是XPS中间充满了高压氟里昂气体，而正是这些高压氟里昂气体提供其较高的抗压强度。
很显然，来自XPS内部的应力会抵消其一部分抗拉强度，即XPS的抗拉强度小于EPS。
所以所有的XPS厂商都不提供其抗拉强度。
基于此种考虑，轻易在XPS系统上粘贴瓷砖将会比粘在EPS系统上更危险。
在美国，EPS系统早已经过飓风的考验。
但是至今，我们还未见到任何XPS厂商提供的拉拨测试数据，不论是中国的还是外国的。
抗弯强度Kpa＞=172无目前没有XPS供应商提供此项测试数据。
EPS良好的柔韧性使其能够吸收结构热胀冷缩所产生的应力。
显微拉曼成像 晶型-概述说明以及解释
显微拉曼成像晶型-概述说明以及解释1.引言1.1 概述显微拉曼成像技术是一种非侵入性的分析方法，通过结合显微镜和拉曼散射技术，可以对样品进行高分辨率的化学成分和晶型分析。
它通过测量样品表面的拉曼散射光谱，得到样品中分子的振动信息，从而实现对晶型结构的研究和分析。
在过去的几十年里，晶型研究一直是材料科学领域的重要课题之一。
晶型不仅决定了材料的性质和性能，还对其在各种领域的应用产生重要影响。
传统的晶型分析方法存在一些局限性，无法在微观尺度上获得高分辨率的晶型信息。
而显微拉曼成像技术的出现填补了这一空白，为晶型研究带来了新的机遇和挑战。
显微拉曼成像技术的优势在于其非侵入性和高分辨率的特点。
与传统的显微镜观察不同，显微拉曼成像技术可以同时获取样品的化学成分和晶型信息，无需进行复杂的样品处理和标记。
通过分析样品的拉曼散射光谱，可以得到样品中物质的分子振动谱图，并通过对谱图的解析和处理，确定样品的晶型结构。
此外，显微拉曼成像技术还可以实现在纳米尺度下对晶型分布的观察，为研究人员提供了更加详细和全面的晶型信息。
本文的主要目的是探讨显微拉曼成像技术在晶型研究中的应用和发展趋势。
接下来，我们将详细介绍显微拉曼成像技术的原理和工作原理，阐述晶型在材料科学中的重要性，以及显微拉曼成像技术在晶型研究中的应用案例。
最后，我们将总结显微拉曼成像技术的优势，并展望其在晶型研究中的未来发展前景。
通过深入研究和探讨，我们有望为晶型研究提供新的思路和方法，推动材料科学的发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：首先，在引言部分，我们将概述显微拉曼成像和晶型的重要性，并明确文章的目的。
接着，在正文部分，我们将先介绍什么是显微拉曼成像，探讨其原理和技术特点，以便读者对其有一个基本的认识。
然后，我们将重点讨论晶型的重要性，分析晶型对材料性质和功能的影响，并探讨晶型研究在各个领域中的应用，包括材料科学、化学、生物学等。
xps与aes(x射线光电子能谱与俄歇电子能谱)
真空紫外光电子能谱(UPS){电子结合能、电子结构}
电子能量损失谱(EELS) {表面结构分析}
X射线光电子能谱（XPS）
用X射线做激发源去轰击样 品，使原子或分子的内层电 子受激发射出来，并直接测 量二次电子的能量，这种能 量表现为二次电子的结合能 Eb , Eb随元素而不同，并且 有较高的分辨力，它不仅可 以得到原子的第一电离能， 而且可以得到从价电子到K 壳层的各级电子电离能，有 助于了解离子的几何构型和 轨道成键特征，是目前表面 分析中使用最广的谱仪之一。
光电子能谱分析
电子能谱是多种表面分析技术集合的总称。电子能 谱是通过分析各种冲击粒子与原子、分子或固体 间碰撞后所发射出的电子的能量来测定原子或分 子中电子结合能的分析技术。
电子能谱主要包括： X射线光电子能谱（XPS）{电子结合能、元素原子价态、表面原子
组分、杂质原子能带结构}
俄歇电子能谱（AES）{表面元素分析、结合能元素的原子价态、结合态}
计数 / 任意单位
C KLL Ti KLL
O KLL
278.0
415 385
510
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EELS电子能量损失谱（electron energy loss spectroscopy)
原理：
将要研究的材料置于电子显微镜中，用一束动能分布很窄的电子轰击。
一部分入射电子经历非弹性散射，其动能发生改变（通常是减小）。
动能损失的机理有很多，包括：电子-声子相互作用，带内或带间散射，电子-等离子体相互作用，内壳层电子电离，及切连科夫辐射。
电子的能量损失可以被电子谱仪定量的测量出来。
内壳层电子电离引起的非弹性散射对于分析材料的元素构成尤为有用。
比方说，碳原子的1s电子电离能为285eV。
如果285eV的动能损失被探测到，则材料中一定存在碳元素。
EELS与EDX EDX（Energy-dispersive X-ray spectroscopy）也可以用与元素分析，尤其善于分辨重元素。
与EDX相比，EELS对于轻元素分辨效果更好，能量分辨率也好出1-2个量级。
由于EELS电子伏甚至亚电子伏的分辨率，它可以用于元素价态分析，而这是EDX 不擅长的。
其他用途EELS也可以用来测量薄膜厚度。
不难证明，没有经历非弹性散射的电子数目随样品厚度指数衰减。
而这部分电子的相对数目可以通过计算零损失峰的面积I与整个谱的面积之比I0而获得。
利用公式：I/I0 =Exp(−t/l），l是非弹性散射长度，与材料特性有关；样品厚度t因此可以计算出来。
xps（X射线光电子能谱分析）
XPS的原理是用X射线去辐射样品，使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。
被光子激发出来的电子称为光电子。
可以测量光电子的能量，以光电子的动能/束缚能binding energy,(Eb=hv光能量-Ek动能-w功函数)为横坐标，相对强度（脉冲/s）为纵坐标可做出光电子能谱图。
从而获得试样有关信息。
主要用途：
XPS被广泛应用于分析无机化合物、合金、半导体、聚合物、元素、催化剂、玻璃、陶瓷、染料、纸、墨水、木材、化妆品、牙齿、骨骼、移植物、生物材料、油脂、胶水等。
XPS可以用来测量：
1，元素的定性分析。
可以根据能谱图中出现的特征谱线的位置鉴定除H、He以外的所有元素。
2，元素的定量分析。
根据能谱图中光电子谱线强度（光电子峰的面积）反应原子的含量或相对浓度。
3，固体表面分析。
包括表面的化学组成或元素组成，原子价态，表面能态分布，测定表面电子的电子云分布和能级结构等。
4，化合物的结构。
可以对内层电子结合能的化学位移精确测量，提供化学键和电荷分布方面的信息。
5，分子生物学中的应用。
Ex：利用XPS鉴定维生素B12中的少量的Co。
两者的区别：
XPS可以测出价态，但是需要你自己通过deconvolution的方法进行处理，然后查标准XPS 数据，找出你的元素的两种或三种价态所对应的能量值（这个标准数据咱材料精华版里有，你可以自己下载），最后按积分面积比，求出的就是元素的各种价态的化学比例。
EELS与XPS测试的原理不一样，是测试通过测试原子中电子能量的损耗，而来判断元素的种类和状态。
一般来说由于EELS通常和HRTEM联用，其分辨率和精度都要高一些，但是样品制备比较困难。
XPS较为常见，但其结果易受样品表面状态的影响，因为X射线能穿透样品表面的深度很有限，几个nm左右，所以表面污染会造成很大的误差。
xps属于表面分析，测试深度<10nm,对样品要求不高。
eels和电镜差不多，有些eels就是TEM的一个附件，所以要求制样和电镜一样，需要薄晶样品。