最新4. X射线光电子能谱分析PPT课件.ppt

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1、4.X射线光电子能谱分析第5章X射线光电子能谱分析5.1X射线光电子能谱分析的基本原理5.2光电子能谱实验技术5.3X射线光电子能谱的应用5.1X射线光电子能谱分析的基本原理X射线光电子能谱分析的创立和发展光电效应原子能级的划分电子结合能EbXPS信息深度化学位移5.1.3原子能级的划分每个电子的能量主要取决于主量子数，n值越大，电子的能量越高。角量子数的影响磁量子数的影响自旋量子数的影响5.1.4电子结合能Eb一个自由原子或离子的结合能，等于将此电子从所在的能级转移到无限远处所需要的能量。对于气体样品，如果样品室和谱仪制作材料的影响可忽略，那么电子结合能可从入射光子能量和测得的电子动

2、能中求出：能量关系可表示：逸出功忽略(<0.1eV）得电子结合能电子动能XPS信息深度5.1.6化学位移由于原子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。化学位移的分析、测定，是XPS分析中的一项主要内容，是判定原子化合态的重要依据。化学位移与元素电负性的关系三氟化乙酸乙脂中四个不同C原子的C1s谱线。化学位移与原子氧化态的关系HighresolutionAl(2p)spectrumofanaluminumsurface.Thealuminummetalandoxidepeaksshowncanbeusedtodetermineox

3、idethickness,inthiscase3.7nanometres5.2光电子能谱实验技术光电子能谱仪X射线源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。X射线Mg靶Al靶能量(eV)相对强度能量(eV)相对强度K11253.767.01486.767.0K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1

4、302.02.01557.02.0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。在一般的X射线光电子谱仪中，没有X射线单色器，只是用一很薄(1~2m)的铝箔窗将样品和激发源分开，以防止X射线源中的散射电子进入样品室，同时可滤去相当部分的轫致辐射所形成的X射线本底。将X射线用石英晶体的(1010)面沿Bragg反射方向衍射后便可使X射线单色化。X射线的单色性越高，谱仪的能量分辨率也越高。除在一般的分析中人们所经常使用的Al/Mg双阳极X射线源外，人们为某些特殊的研究目的，还经常选用一些

5、其他阳极材料作为激发源。半峰高宽是评定某种X射线单色性好坏的一个重要指标。电子能量分析器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，以便尽量减少电子与分析器中残余气体分子碰撞的几率半球形电子能量分析器筒镜形电子能量分析器检测器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通道电子倍增器是一种采用连续倍增电极表面（管状通道内壁涂一层高阻抗材料的薄膜）静电器件。内壁具有二次发射性能。电子进入器件后在通道内连续倍增，增益可达109。多通道检测器是由多个微型单通道电子倍增器组合在一起而制成的一种大面积检测器

6、，也称位敏检测器（PSD）或多阵列检测器。5.2.2样品制备方法电子能谱仪原则上可以分析固体、气体和液体样品气化冷冻气体液体固体采用差分抽气的方法把气体引进样品室直接进行测定块状：直接夹在或粘在样品托上在样品托上；粉末：可以粘在双面胶带上或压入铟箔（或金属网）内，也可以压成片再固定在样品托上。（1）真空加热；（2）氩离子刻蚀校正或消除样品的荷电效应电中和法、内标法和外标法5.2.3XPS谱图解释定性分析-谱线的类型在XPS中可以观察到几种类型的谱线。其中有些是XPS中所固有的，是永远可以观察到的；有些则依赖于样品的物理、化学性质。化合态识别-光电子峰Ti及TiO2中2p3/2峰的峰位及

7、2p1/2和2p3/2之间的距离化合态识别-光电子峰最强的光电子线常常是谱图中强度最大、峰宽最小、对称性最好的谱峰，称为XPS谱图中的主线，它是元素定性分析的主要依据。一般而言，同一壳上的光电子，内角量子数越大，谱线的强度越大。化合态识别-Auger线由于元素的化学状态不同，其Auger电子谱线的峰位也会发生变化。当光电子峰的位移变化并不显著时，Auger电子峰位移将变得非常重要。在实际分析中，一般用Auger参数α作为化学位移量来研究元素化学