XPS检测分析方法课件

X—射线光电子能谱

(X-rayPhotoelectronSpectroscopy)XPS的发展基本概念XPS的工作流程及原理利用XPS谱图鉴别物质XPS的实验方法XPS谱图的解释步骤XPS的特点

主要内容：

XPS的发展：XPS理论首先是由瑞典皇家科学院院士、乌普萨拉大学物理研究所所长K·Siebahn教授创立的。原名为化学分析电子能谱:ESCA(ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis)。1954年研制成世界上第一台双聚焦磁场式光电子能谱仪。XPS是一种对固体表面进行定性、定量分析和结构鉴定的实用性很强的表面分析方法。XPS的工作流程：光源(X-ray)过滤窗样品室能量分析器检测器扫描和记录系统真空系统(1.33×10-5—1.33×10-8Pa)磁屏蔽系统(～1×10-8T)光电发射定律

hγ=EB+EK即光子的能量转化为电子的动能EK并克服原子核对核外电子的束缚EB

EB=hγ-EK

1）对气态原子或分子 hγ=EBv+EKv2）对固体样品（必须考虑晶体势场和表面势场对光电子的束缚作用以及样品导电特性所引起的附加项） hγ=EBF+EKF+ФS

EBF:电子结合能，电子脱离原子核及其它电子作用所需的能量ФS：逸出功（功函数），电子克服晶格内周边原子作用变成自由电子做需的能量。Ek：自由电子动能。光电发射定律俄歇电子产生过程图解：hv(X-ray荧光)俄歇电子e-Energy处于激发态离子产生X-ray荧光过程处于激发态离子产生俄歇电子的过程

XPS的工作原理：

电离放出光电子X-ray样品能量分析器检测器（记录不同能量的电子数目）光电子产生过程：e-hν(X-ray)A(中性分子或原子)+hν(X-ray)A+*（激发态的离子）+e-(光电子)利用XPS谱图鉴定物质成分：利用某元素原子中电子的特征结合能来鉴别物质。自旋-轨道偶合引起的能级分裂，谱线分裂成双线（强度比），特别对于微量元素：对于P1/2和P3/2的相对强度为1:2，d3/2和d5/2为2:3，f5/2和f7/2为3:4；下图是Si的2P电子产生的分裂峰(1:2):利用俄歇化学位移标识谱图鉴定物质：如：Cu与CuO的化学位移为0.4eVAg与Ag2SO4化学位移为0.1eV而对它们来说俄歇化学位移相当大。2P1/22P3/210595电子结合能（eV）Si2p样品的安装：

一般是把粉末样品粘在双面胶带上或压入铟箔（或金属网）内，块状样品可直接夹在样品托上或用导电胶带粘在样品托上进行测定。其它方法：

1.压片法：对疏松软散的样品可用此法。2.溶解法：将样品溶解于易挥发的有机溶剂中，然后将其滴在样品托上让其晾干或吹干后再进行测量。3.研压法：对不易溶于具有挥发性有机溶剂的样品，可将其少量研压在金箔上，使其成一薄层，再进行测量。样品荷电的校正：(绝缘体的荷电效应是影响结果的一个重要因素)

1.消除法：用电子中和枪是目前减少荷电效应的最好方法；另一种方法是，在导电样品托上制备超薄样品，使谱仪和样品托达到良好的电接触状态。2.校正法：主要有以下几种方法：a.镀金法；b.外标法；c.内标法；d.二次内标法；e.混合法；f.氩注入法。

XPS谱图的解释步骤：在XPS谱图中首先鉴别出C1s、O1s、C(KLL)