13电子能谱方法

1、第十三章第十三章 电子能谱分析方法电子能谱分析方法第一节第一节 概述概述第二节第二节 X X射线光电子能谱法射线光电子能谱法表面表面: : 物质存在的一种形态物质存在的一种形态: :气态，液态，固态，表面态气态，液态，固态，表面态固体表面：固体表面： 理想的理想的-固体终端固体终端 实际的实际的-体相性质开始变化，体相性质开始变化， 520nm数量级数量级第一节第一节 概述概述表面特点：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；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

2、伸向空间学键伸向空间(形成悬挂键形成悬挂键) ，因此表面具有活泼的化学性，因此表面具有活泼的化学性质；质；表面原子的电子状态也和体内不同，使表面具有一些特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；殊的力学，光学，电磁，电子和化学性质； (纳米科学纳米科学)表面重要性：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；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；表面性质不同于体相性质；与表面性质有关的现象与表面性质有关的现象: 腐蚀，粘接，吸附，催化，电极表面反应腐蚀，粘接，吸附，催化，电极表面反应 表面性质的重要

3、性表面性质的重要性表面分析的重要和必要性。表面分析的重要和必要性。表面分析技术表面分析技术: 通过微观粒子或通过微观粒子或( (电，磁等电，磁等) )场与表面的相互作场与表面的相互作用而获得表面信息。用而获得表面信息。电子能谱电子能谱 电子能谱是探测样品在电子能谱是探测样品在入射粒子入射粒子作用下作用下发射发射出来出来的的电子电子，分析这些电子所带有的，分析这些电子所带有的信息信息( (能量，强度等能量，强度等) )，从而了解从而了解样品的组成及原子和分子电子结构样品的组成及原子和分子电子结构的一门科的一门科学。学。基本过程基本过程：从光源产生的从光源产生的单能光束照射样品，使原单能光束照射样

4、品，使原子或分子中的电子受激而子或分子中的电子受激而发射出来，再用能量分析发射出来，再用能量分析器测量这些电子的能量分器测量这些电子的能量分布，得以被测电子的动能布，得以被测电子的动能( (或结合能或结合能) )为横坐标，以为横坐标，以电子计数率为纵坐标的电电子计数率为纵坐标的电子能谱子能谱M + h M+* + e- (1/2mv2)M中性分子或原子，中性分子或原子， M+* 为处于激发态的离子为处于激发态的离子h 入射光子，入射光子， e- 为射出的电子为射出的电子电子能谱分类：电子能谱分类： 根据激发源的不同，常见电子能谱分为根据激发源的不同，常见电子能谱分为:X射线光电子能谱射线光电子

5、能谱(简称简称 XPS)(X-Ray Photoelectron Spectroscopy)俄歇电子能谱俄歇电子能谱(简称简称 AES)(Auger Electron Spectroscopy)紫外光电子能谱紫外光电子能谱(简称简称 UPS)(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy)主要表面分析方法综合比较主要表面分析方法综合比较 特征特征： 光电子或俄歇电子光电子或俄歇电子，在逸出的路径上，在逸出的路径上自由自由程程很短，实际能探测的信息深度只有很短，实际能探测的信息深度只有表面几个表面几个至十几个原子层至十几个原子层，光电子能谱通常用来作为，光电子能谱

6、通常用来作为表表面分析面分析的方法。的方法。 电子能谱仪主要由电子能谱仪主要由激发源激发源、电子能量分析器电子能量分析器、探、探测电子的测电子的检测器检测器和和真空系统真空系统等几个部分组成。等几个部分组成。激发源激发源电子能谱仪通常采用的激发源有三种：电子能谱仪通常采用的激发源有三种：X X射线源射线源、真空紫外灯真空紫外灯和和电子枪电子枪。商品谱仪中将这些激发源组装在同一个样品室中，。商品谱仪中将这些激发源组装在同一个样品室中，成为一个多种功能的综合能谱仪。成为一个多种功能的综合能谱仪。电子能谱常用激发源电子能谱常用激发源电子能量分析器电子能量分析器 其作用是探测其作用是探测样品发射样品发

7、射出来的出来的不同能量电子不同能量电子的的相对强度相对强度。它必须在。它必须在高真空高真空条件下工作即压力要低条件下工作即压力要低于于10-3帕，以便尽量减少帕，以便尽量减少电子电子与分析器中与分析器中残余气体残余气体分分子子碰撞的几率碰撞的几率。检测器检测器 通常为单通道电子倍增器和多通道倍增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光电子或俄歇电子流A1010-9-13倍增器倍增器1A10-4XPS通常情况下只能分析固体样品通常情况下只能分析固体样品;对块体和薄膜样品，对块体和薄膜样品，其长宽最好小于其长宽最好小于10mm, 高度小于高度小于5 mm粉体样品有两种制样方法粉体

8、样品有两种制样方法: 一种是用双面胶带直接把粉体固定在样品台上，优点一种是用双面胶带直接把粉体固定在样品台上，优点是是制样方便，样品用量少，预抽到高真空的时间较短制样方便，样品用量少，预抽到高真空的时间较短，缺点是可能会缺点是可能会引进胶带的成分引进胶带的成分。样品的制备样品的制备另一种是把另一种是把粉体样品压成薄片粉体样品压成薄片，然后再固定在样品，然后再固定在样品台上。优点是可在台上。优点是可在真空中对样品进行处理真空中对样品进行处理，如原位，如原位反应等，其信号强度也要比反应等，其信号强度也要比胶带法高得多胶带法高得多。缺点是。缺点是样品样品用量太大用量太大，抽到超高真空的，抽到超高真空

9、的时间太长时间太长。对于含有挥发性物质的样品，在样品进入真空系统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。前必须清除掉挥发性物质。离子束溅射技术离子束溅射技术 v在在X射线光电子能谱分析中，为了清洁被污染的固体表射线光电子能谱分析中，为了清洁被污染的固体表面，常常利用离子枪发出的离子束对样品表面进行溅射面，常常利用离子枪发出的离子束对样品表面进行溅射剥离，清洁表面。剥离，清洁表面。v离子束溅射更重要的应用则是离子束溅射更重要的应用则是样品表面组分的深度分析样品表面组分的深度分析。利用离子束可定量地剥离一定厚度的表面层，然后再用利用离子束可定量地剥离一定厚度的表面层，然

10、后再用XPS分析表面成分，这样就可以获得分析表面成分，这样就可以获得元素成分沿深度方元素成分沿深度方向的分布图，即深度剖析向的分布图，即深度剖析。离子束溅射技术离子束溅射技术 v作为深度分析的离子枪作为深度分析的离子枪, 一般采用一般采用0.55 KeV的的Ar离子离子源。扫描离子束的束斑直径一般在源。扫描离子束的束斑直径一般在110mm范围范围, 溅射溅射速率范围为速率范围为0.1 50 nm/min。v在在XPS分析中，离子束的溅射还原作用可以改变元素的分析中，离子束的溅射还原作用可以改变元素的存在状态，许多存在状态，许多氧化物可以被还原成较低价态的氧化物氧化物可以被还原成较低价态的氧化物

11、，如如Ti, Mo, Ta等。在研究溅射过的样品表面元素的化学等。在研究溅射过的样品表面元素的化学价态时，应注意这种价态时，应注意这种溅射还原效应溅射还原效应的影响。的影响。离子束溅射技术离子束溅射技术 XPS分析方法的基础是精确测定样品中束缚电子的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。结合能值，以获得样品中的元素及其化学状态的信息。第二节第二节 X射线光电子能谱法（射线光电子能谱法（XPS）Core levelshValance bandEFEVBinding EnergyKinetic EnergyCharacteristic Photoe

12、lectron 1 光电效应光电效应 物质受物质受光作用放出电子光作用放出电子的现象，也称的现象，也称光电离光电离作用或作用或光光致发射致发射。 原子中原子中不同能级上不同能级上的电子具有不同的的电子具有不同的结合能结合能，如果用，如果用频率为频率为 的光子照射样品，则的光子照射样品，则光子同原子光子同原子相互作用可使相互作用可使某某能级能级上的上的电子电子发生发生光致发射光致发射。 光子能量光子能量的一部分用于的一部分用于克服克服电子电子结合能结合能，剩下的作为，剩下的作为光电子的动能光电子的动能，原子本身则变为激发态离子。，原子本身则变为激发态离子。M + h M+* + e- ( 1/2

13、mv 2)2.2.光电截面光电截面 从光电效应可知，只要入射光子的能量足够从光电效应可知，只要入射光子的能量足够克服克服电子结合能电子结合能，电子就可从原子的，电子就可从原子的各个能级各个能级发射出来。发射出来。但是，实际上物质在但是，实际上物质在一定能量一定能量的光子作用下，从原的光子作用下，从原子中子中各个能级各个能级发射出的发射出的光电子数光电子数是是不同不同的，也就是的，也就是说，原子中说，原子中不同能级电子不同能级电子的的光离子化几率光离子化几率不同。光不同。光离子化几率可以用光电离子化几率可以用光电(效应效应)截面截面来表示来表示 定义：某能级电子对入射光子定义：某能级电子对入射光

14、子有效能量转移面积有效能量转移面积光电截面是决定灵敏度的主要因素光电截面是决定灵敏度的主要因素影响因素：影响因素： 电子所在壳层的平均半径，电子所在壳层的平均半径， 入射光子的频率，入射光子的频率， 受激原子的原子序数受激原子的原子序数对不同元素，对不同元素，随原子序数的增大而增加随原子序数的增大而增加不同元素具有的不同元素具有的最强光电截面最强光电截面的的能级能级不同不同同一原子中半径愈小的壳层，同一原子中半径愈小的壳层，愈大愈大对同一壳层，光电截面随对同一壳层，光电截面随角量子数角量子数的增大而增大的增大而增大3.3.光电子逸出深度光电子逸出深度 自样品表面发射出的光电子，在穿过样品时，一

15、自样品表面发射出的光电子，在穿过样品时，一部分光电子会产生部分光电子会产生非弹性散射非弹性散射(即改变运动方向并有即改变运动方向并有能量损失的碰撞能量损失的碰撞)。电子能谱所研究的。电子能谱所研究的信息深度取决信息深度取决于逸出电子的非弹性散射平均自由程。于逸出电子的非弹性散射平均自由程。 电子逸出深度电子逸出深度(平均自由程平均自由程)是指电子在是指电子在经受非弹经受非弹性碰撞前性碰撞前所经历的所经历的平均距离平均距离。 随样品性质而变，在金属中约为随样品性质而变，在金属中约为520，氧化氧化物中约为物中约为1540。有机和高分子化合物约为有机和高分子化合物约为40100 。 原子中单个电子

16、的运动状态可以用量子数原子中单个电子的运动状态可以用量子数n，l，ml，ms来来描述。描述。 n为主量子数，为主量子数，每个电子的能量主要取决于主量子数，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。值越大，电子的能量越高。n可取可取1，2，3，4，但不等，但不等于于0。并且以。并且以K (n=1)，L (n=2)，M (n=3)，N (n=4)表示。表示。在一个原子内，具有相同在一个原子内，具有相同n值的电子处于相同的电子壳层。值的电子处于相同的电子壳层。 l为角量子数为角量子数，它决定电子云的几何形状，不同的，它决定电子云的几何形状，不同的l值将原值将原子内的电子壳层分成几

17、个亚层，即能级。子内的电子壳层分成几个亚层，即能级。l 值与值与n有关，有关，l=0，1，2，(n-1)。并且分别以。并且分别以s (l=0)，p (l=1)，d (l=2)，f (l=3) ，表示。当表示。当n1时，时，l0；n2，则，则l0，1。依此类。依此类推。在给定壳层的能级上，电子的能量随推。在给定壳层的能级上，电子的能量随l值增加稍有增加。值增加稍有增加。四个量子数的物理意义：四个量子数的物理意义： ml为磁量子数为磁量子数，它决定电子云在空间伸展的方，它决定电子云在空间伸展的方向，给定向，给定l值，值，ml可取可取+l与与-l之间的任何整数，即：之间的任何整数，即：ml=0,1,

18、 ，l 。所以，若所以，若l=0, ml=0;若若 l=1, ml = 1,0,-1。 ms为自旋量子数为自旋量子数，它表示电子绕其自身轴的旋，它表示电子绕其自身轴的旋转取向，与上述三量子数没有联系。根据电子自旋转取向，与上述三量子数没有联系。根据电子自旋的方向，它可以取的方向，它可以取1/2或或1/2。4.4.自旋轨道分裂自旋轨道分裂 原子中的电子既有原子中的电子既有轨道运动轨道运动又有又有自旋运动自旋运动。电子的轨道运动和自旋之间存在着电磁相互作电子的轨道运动和自旋之间存在着电磁相互作用。用。自旋自旋-轨道偶合的结果使其能级发生分裂轨道偶合的结果使其能级发生分裂，对于对于l0的内壳层来说，

19、这种分裂可以用内量的内壳层来说，这种分裂可以用内量子数子数j来表征，其数值为来表征，其数值为 j = l + ms= l 1/2由上式可知，当由上式可知，当l0时，时，j只有一个数值，即只有一个数值，即j=1/2;若若l0, j=l1/2，有两个不同的数值。所，有两个不同的数值。所以，以，s壳层不发生自旋裂分，壳层不发生自旋裂分，l 0的各亚壳层将的各亚壳层将分裂成两个能级，在分裂成两个能级，在XPS谱图上出现双峰谱图上出现双峰。原子轨道的符号表示：原子轨道的符号表示： 原子中内层电子的运动状态可以用描述单个电子运动状态的原子中内层电子的运动状态可以用描述单个电子运动状态的四个量子数来表征。电

20、子能谱实验通常是在四个量子数来表征。电子能谱实验通常是在无外磁场无外磁场作用下进作用下进行的，磁量子数行的，磁量子数ml是简并的，所以在电子能谱研究中，通常用是简并的，所以在电子能谱研究中，通常用n、l、j三个量子数三个量子数来表征内层电子的运动状态。来表征内层电子的运动状态。 单个原子能级用两个数字单个原子能级用两个数字和一个小写字母来表示。例和一个小写字母来表示。例如如2p3/2，第一个数字代表主，第一个数字代表主量子数量子数n值，小写字母代表值，小写字母代表角量子数角量子数l值，右下角的分数值，右下角的分数代表内量子数代表内量子数j值值。j = l - 1/2j = l +1/2.3d5

21、/2 -M53d3/2 -M43p3/2 -M33p1/2 -M23s1/2 -M12p3/2 -L32p1/2 -L22s1/2 -L11s1/2 -K能能量量原子能级图原子能级图其中其中 为光子的频率，为光子的频率，E EB B 是是内层电子的结合能，其值等内层电子的结合能，其值等于把电子从所在能级转移至于把电子从所在能级转移至真空能级所需能量，真空能级所需能量，KEKE 是是被入射光子所激发出的光电被入射光子所激发出的光电子的动能子的动能, ,其中其中 是以真空能是以真空能级算起的能谱仪的功函数级算起的能谱仪的功函数. .它是固定的，与样品无关它是固定的，与样品无关5.5.电子结合能电子

22、结合能 对于非对于非导电样品导电样品，电子从样品发射后会在样品表面形，电子从样品发射后会在样品表面形成成正电荷正电荷，使发射的光电子动能减小，造成整个光电子，使发射的光电子动能减小，造成整个光电子谱峰向低动能端位移，这种荷电位移的大小同样品特性，谱峰向低动能端位移，这种荷电位移的大小同样品特性，实验条件等都有关系，对结合能的精确测定是个严重的实验条件等都有关系，对结合能的精确测定是个严重的干扰因素，必须干扰因素，必须采取措施消除采取措施消除。 常用的办法是利用标准样品的基准谱线，如污染碳常用的办法是利用标准样品的基准谱线，如污染碳C1sC1s峰，峰，E Eb b=285.0eV=285.0eV

23、或或Au4f7/2 at 84.0 eV来校正被测谱线来校正被测谱线的结合能值。的结合能值。Eb(测测)=Ek(标标)+Eb(标标)-Ek(测测)6.6.化学位移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，这结合能的变化，在谱图上表现为谱峰的位移，这一现象称为一现象称为化学位移化学位移。化合物结构的变化和元素氧化状态的变化可引起化合物结构的变化和元素氧化状态的变化可引起谱峰有规律的化学位移。谱峰有规律的化学位移。内层电子一方面受到原子核强烈的库仑作用而具内层电子一方面受到原子核强烈的库仑作用而具有一定的结合

24、能，另一方面又受到外层电子的屏蔽有一定的结合能，另一方面又受到外层电子的屏蔽作用。当外层电子密度减少时，屏蔽作用将减弱，作用。当外层电子密度减少时，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。因内层电子的结合能增加；反之则结合能将减少。因此当被测原子的此当被测原子的氧化价态增加氧化价态增加，或与，或与电负性大电负性大的原的原子结合时，都导致其子结合时，都导致其XPSXPS峰将向峰将向结合能增加结合能增加的方向的方向位移。位移。分子分子M中某原子中某原子A的内层电子结合能位移量同与它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。相结合的原子电负性之和有一定的线

25、性关系。化学位移的分析和测定，是化学位移的分析和测定，是XPS分析中的一项主分析中的一项主要内容，是判定原子化合态的重要依据。要内容，是判定原子化合态的重要依据。XPS定性分析依据定性分析依据 XPS产生的光电子的产生的光电子的结合能结合能仅与仅与元素种类元素种类以及以及所激发的所激发的原子轨道有关原子轨道有关。特定元素的特定轨道产生。特定元素的特定轨道产生的光电子能量是固定的，依据其结合能就可以标定的光电子能量是固定的，依据其结合能就可以标定元素；相近原子序数的元素激发出的光电子的结合元素；相近原子序数的元素激发出的光电子的结合能有较大的差异，因此相邻元素间的干扰作用很小。能有较大的差异，因

26、此相邻元素间的干扰作用很小。 从理论上，可以分析从理论上，可以分析除除H，He以外的所有元素以外的所有元素，并且是并且是一次全分析一次全分析，范围非常广。，范围非常广。 精确测定元素内层电子结合能是鉴定元素化精确测定元素内层电子结合能是鉴定元素化学组成与化学状态的主要方法，但是在实际样品学组成与化学状态的主要方法，但是在实际样品分析时，有时会遇到分析时，有时会遇到含量少的某种元素的主峰含量少的某种元素的主峰与与含量多的另一元素的较强峰位置接近或相同含量多的另一元素的较强峰位置接近或相同，至，至使两峰重叠，给样品中含量较少的组分鉴定造成使两峰重叠，给样品中含量较少的组分鉴定造成困难，例如，困难，

27、例如，Pt4f与与Al2p，Ru3d与与C1s等，这种情等，这种情况下，可利用况下，可利用自旋自旋-轨道双线间距轨道双线间距和和相对强度相对强度来进来进行元素定性。行元素定性。 2p3/2-2p1/2= 13.22p3/2-2p1/2= 13.6 由于电子的轨道运动和自旋之间的相互作用，由于电子的轨道运动和自旋之间的相互作用，原子内层能级发生分裂，在光电子能谱图上记录到原子内层能级发生分裂，在光电子能谱图上记录到的的p, d, f 等光电子谱线均呈双重线。其间距随原子等光电子谱线均呈双重线。其间距随原子序数的增大而增加，对于同一元素，自旋序数的增大而增加，对于同一元素，自旋-轨道偶轨道偶合双重

28、线的化学位移是非常一致的，间距变化很少合双重线的化学位移是非常一致的，间距变化很少超过超过0.2eV。 通常情况下，自旋通常情况下，自旋-轨道双重线间的轨道双重线间的相对强度相对强度比比 Ir=2(l+1/2)+1 / 2(l-1/2)+1 p3/2/p1/2=2:1 d5/2/d3/2=3:2 f7/2/f5/2=4:3自旋自旋-轨道偶合轨道偶合 伴峰及其鉴别伴峰及其鉴别 在在XPS谱图中，除了光电子谱峰谱图中，除了光电子谱峰(主峰主峰)外外, 还有还有一些伴峰。最常见的伴峰包括携上峰，一些伴峰。最常见的伴峰包括携上峰，X射线激射线激发俄歇峰（发俄歇峰（XAES）。这些伴峰一般不太常用，但）

29、。这些伴峰一般不太常用，但在不少体系中可以用来鉴定化学价态，研究成键在不少体系中可以用来鉴定化学价态，研究成键形式和电子结构，是形式和电子结构，是XPS常规分析的一种常规分析的一种重要补重要补充充。v在光电离后，由于在光电离后，由于内层电子的发射引起价电子从已占内层电子的发射引起价电子从已占有轨道向较高的未占轨道的跃迁有轨道向较高的未占轨道的跃迁，这个跃迁过程就被，这个跃迁过程就被称为携上过程。在称为携上过程。在XPS主峰的高结合能端出现的能量主峰的高结合能端出现的能量损失峰即为携上峰。损失峰即为携上峰。v携上峰是一种比较普遍的现象，携上峰是一种比较普遍的现象，特别是对于共轭体系特别是对于共轭

30、体系会产生较多的携上峰会产生较多的携上峰。在有机体系中，携上峰一般由。在有机体系中，携上峰一般由 - *跃迁所产生，也即由价电子从最高占有轨道跃迁所产生，也即由价电子从最高占有轨道(HOMO)向最低未占轨道向最低未占轨道(LUMO)的跃迁所产生。的跃迁所产生。v某些过渡金属和稀土金属，由于在某些过渡金属和稀土金属，由于在3d轨道或轨道或4f轨道中轨道中有未成对电子，也常常表现出很强的携上效应。有未成对电子，也常常表现出很强的携上效应。携上峰携上峰:俄歇俄歇(Auger)(Auger)峰峰 光致电离留下的激发态离子光致电离留下的激发态离子(+ )是不稳定的，是不稳定的，在退激发过程中，外层电子由

31、高能级填补到低能级在退激发过程中，外层电子由高能级填补到低能级时，所释放的能量不以光辐射的形式出现，而是用时，所释放的能量不以光辐射的形式出现，而是用于激发原子或分子本身另一个轨道电子，并使之电于激发原子或分子本身另一个轨道电子，并使之电离。此电子称为俄歇电子。此过程可表示为离。此电子称为俄歇电子。此过程可表示为:+ 2+-(Auger电子电子)，俄歇电子的动能与入射光子，俄歇电子的动能与入射光子的能量无关，它的值由俄歇过程的初态的能量无关，它的值由俄歇过程的初态+和终态和终态 2+所决定。所决定。特点特点: 1): 1)与激发源能量无关；与激发源能量无关； 2)2)以谱线群形式出现。以谱线群

32、形式出现。hX射线光电子射线光电子hAuger电子电子XPSXPS定性分析方法定性分析方法宽扫描宽扫描: : 最常用的分析方法，一般利用最常用的分析方法，一般利用XPSXPS谱仪的宽扫描谱仪的宽扫描(0-1100eV)(0-1100eV)程序程序, , 以便鉴别样品中存在的元素。为了提以便鉴别样品中存在的元素。为了提高定性分析的灵敏度，一般应加大通能，提高信噪比。高定性分析的灵敏度，一般应加大通能，提高信噪比。 在分析谱图时，首先必须考虑的是在分析谱图时，首先必须考虑的是消除荷电位移消除荷电位移。对。对于金属和半导体样品几乎不会荷电，因此不用校准。但对于金属和半导体样品几乎不会荷电，因此不用校

33、准。但对于于绝缘样品，则必须进行校准绝缘样品，则必须进行校准。因为，当荷电较大时，会。因为，当荷电较大时，会导致结合能位置有较大的偏移，导致错误判断。导致结合能位置有较大的偏移，导致错误判断。窄扫描窄扫描: : 在了解样品元素组成的基础上，为了对样品中所在了解样品元素组成的基础上，为了对样品中所含元素化学状态进行分析，必须进行窄扫描，以便精确测含元素化学状态进行分析，必须进行窄扫描，以便精确测定有关谱峰的位置和形状。定有关谱峰的位置和形状。6005004003002001000Binding Energy eVCounts a.u.Al 2pAl 2sC 1sN 1sTi 2pO 1sTi(C

34、N)x/ Al film高纯高纯Al基片上沉积的基片上沉积的Ti(CN)x薄膜的薄膜的XPS谱图，激发源为谱图，激发源为Mg K 元素分析元素分析杂质峰或已氧化化学价态分析化学价态分析v表面元素化学价态分析是表面元素化学价态分析是XPSXPS的最重要的一种分析的最重要的一种分析功能，也是功能，也是XPSXPS谱图解析最难，比较容易发生错误谱图解析最难，比较容易发生错误的部分。的部分。v在进行元素化学价态分析前，首先必须对结合能进在进行元素化学价态分析前，首先必须对结合能进行行正确的校准正确的校准。因为结合能随化学环境的变化较小因为结合能随化学环境的变化较小，而当荷电校准误差较大时，很容易标错元

35、素的化学而当荷电校准误差较大时，很容易标错元素的化学价态。价态。化学价态分析化学价态分析v有一些化合物的标准数据依据不同的作者和仪器状有一些化合物的标准数据依据不同的作者和仪器状态存在很大的差异，在这种情况下这些标准数据仅态存在很大的差异，在这种情况下这些标准数据仅能作为参考，最好是自己制备标准样，这样才能获能作为参考，最好是自己制备标准样，这样才能获得正确的结果。有一些化合物的元素不存在标准数得正确的结果。有一些化合物的元素不存在标准数据，要判断其价态，必须用自制的标样进行对比。据，要判断其价态，必须用自制的标样进行对比。v还有一些元素的化学位移很小，用还有一些元素的化学位移很小，用XPSXPS的结合能不的结合能不能有效地进行化学价态分析，在这种情况下，可以能有效地进行化学价态分析，在这种情况下，可以从线形及伴峰结构进行分析，同样也可以获得化学从线形及伴峰结构进行分析，同样也可以获得化学价态的信息。价态的信息。28828628428228027