chapter8 X-光电子能谱

《chapter8 X-光电子能谱》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章X-射线光电子能谱X-RayPhotoelectronSpectroscopy表面:物质存在的一种形态，气态，液态，固态，表面态固体表面：理想的---固体终端实际的---体相性质开始变化，5～20nm数量级一、表面分析概述表面特点：固体表面的物理和化学组成和原子排列常常与体相不同由于表面向外一侧没有临近原子，表面原子有一部分化学键伸向空间(形成悬挂键)，因此表面具有活泼的化学性质表面原子的电子状态也和体内不同，使表面具有一些特殊的力学，光学，电磁，电子和化学性质。特别是纳米材料更为显著。表面重要性：当固体与任意另一相作用时，首先接触的是表面原子表面性质不同于体相性质与表面性质有关的现象:

2、腐蚀、粘接、吸附、催化、浸润性、电极表面反应…表面性质的重要性→表面分析的重要和必要性表面分析技术:根据荷能粒子与表面的相互作用，通过分析荷能粒子状态的变化、角度分布，以及从表面出来的二次粒子等，可以探测表面的成分与化合态。1.X射线光电子能谱(XPS)50%(X-RayPhotoelectronSpectroscopy)2.俄歇电子能谱(AES)40%(AugerElectronSpectroscopy)3.二次离子质谱(SIMS)8%Secondaryionmassspectroscopy4.低能离子散射能谱(ISS)Lowenergyionscatteringspectroscopy常见

3、的表面分析(元素分析、化学状态)（X射线光电子能谱）（俄歇电子能谱）（二次离子质谱）（低能离子散射能谱）二.X-射线光电子谱简介X射线光电子谱是重要的表面分析技术之一。它不仅能探测表面的化学成分，而且可以确定各元素的化学状态，因此，在化学、材料科学及表面科学中得以广泛的应用。XPS是瑞典Uppsala大学K.Siegbahn及其同事经过近20年的潜心研究而建立的一种分析方法。他们发现了内层电子结合能的位移现象，解决了电子能量分析等技术问题，测定了元素周期表中各元素轨道结合能，并成功地应用于许多实际的化学体系。K.Siegbahn给这种谱仪取名为化学分析电子能谱(ElectronSpectros

4、copyforChemicalAnalysis)，简称为“ESCA”，这一称谓仍在分析领域内广泛使用。授予1981年诺贝尔物理学奖随着科学技术的发展，XPS也在不断地完善。目前，已开发出的小面积X射线光电子能谱，大大提高了XPS的空间分辨能力。XPS简介主要测试设备：美国PHi5000系列，及Qutum2000系列英国VG公司ESCALab2000系列Kratos公司的XSAN800系列日本岛津ESCA-850系列ESCALab220I-XL型 多功能X射线光电子能谱仪除常规XPS功能外，还具有离子蚀刻、XPS成象、小面积XPS和离子散射分析功能。XPS简介X-射线光电子能谱仪主要由激发源、电

5、子能量分析器、探测电子的检测器和真空系统等几个部分组成。XPS简介XPS总图进样室XPS简介样品调整台XPS简介样品室XPS简介观察显微镜XPS简介X-ray源XPS简介X-ray射线源结构图X射线源是用于产生具有一定能量的X射线的装置，在目前的商品仪器中，一般以Al/Mg双阳极X射线源最为常见。XPS简介X射线源是用于产生具有一定能量的X射线的装置，在目前的商品仪器中，一般以Al/Mg双阳极X射线源最为常见。作为X射线光电子谱仪的激发源，希望其强度大、单色性好。同步辐射源是十分理想的激发源，具有良好的单色性，且可提供10eV~10keV连续可调的偏振光。XPS简介一般采用

6、AlKα（1486.6ev）和MgKα（1253.7ev）（双阳极靶）X射线Mg靶Al靶能量(eV)相对强度能量(eV)相对强度K11253.767.01486.667.0K21253.433.01486.333.0K’1258.21.01492.31.0K31262.19.21496.37.8K41263.15.11498.23.3K51271.00.81506.50.42K61274.20.51510.10.28K1302.02.01557.02.0电子能量分析器其作用是探测样品发射出来的不同能量电子的相对强度。它必须在高真空条件下工作即压力要低于10-3帕，以便尽量减少电

7、子与分析器中残余气体分子碰撞的几率。检测器通常为单通道电子倍增器和多通道倍增器光电子或俄歇电子流倍增器XPS简介XPS分析方法的基础是精确测定样品中束缚电子的结合能值，以获得样品中的元素及其化学状态的信息。三.XPS分析基本原理电子能谱的基本原理能量关系可表示：原子的反冲能量忽略(<0.1eV）得电子结合能电子动能基本原理就是光电效应XPS－基本原理对固体样品，必须考虑晶体势场和表面势场对光电子的