表面分析技术授课内容演示

（优选）表面分析技术授课内容课件目前一页\总数九十九页\编于十一点内容提要一、概述二、形貌分析三、结构分析四、成份分析五、图片目前二页\总数九十九页\编于十一点一、概述目前三页\总数九十九页\编于十一点1、材料科学与材料分析技术

材料科学是一门以固体材料为研究对象，以固体物理、热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉学科，它运用电子显微镜、X射线衍射、热谱、电子或离子探针等各种仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间规律的一门基础应用学科，是研究材料共性的一门学科。材料表面分析技术：1-概述目前四页\总数九十九页\编于十一点材料科学与工程四要素：成分与结构(Composition/Structure)性质(Properties)加工(Processing)效能(Performance)。加工(合成与制备)效能性质成分与结构（化学）（工程）（物理学）材料表面分析技术：1-概述目前五页\总数九十九页\编于十一点

材料科学是研究材料的组成、结构与材料性质之间关系的一门学科。

从化学的角度，研究材料的化学组成、原子结构、原子结合键、物相及合成方法。从晶体学和固体物理学的角度，分析和讨论材料的形态、结构及其性能。从工程的角度，研究材料的制备工艺、加工工艺、性能改进技术及其工程使用问题，通过合理的工艺制备出有实用价值、可批量生产的可用材料。材料表面分析技术：1-概述目前六页\总数九十九页\编于十一点1）成分与结构(Composition/Structure)

包括化学元素组成、用肉眼或放大镜能观察到的宏观组织、用金相显微镜和电子显微镜观察到的微观结构(显微组织)以及用X射线和电子衍射测得的晶体结构等。2）性质(Property)

材料对电、磁、光、声、热、机械载荷的反应，主要决定于材料的组成与结构。材料表面分析技术：1-概述目前七页\总数九十九页\编于十一点3）加工(Processing)

材料的制备、合成、压力加工、机械加工、废料的再生处理等。4）效能(Performance)

材料在使用状态下表现的行为，它与材料设计、工程环境密切相关。使用性能包括：可靠性、耐用性、寿命预测及延寿措施等。材料表面分析技术：1-概述目前八页\总数九十九页\编于十一点材料分析方法

成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构进行精确表征是材料研究的基本要求，也是实现性能控制的前提。材料表面分析技术：1-概述目前九页\总数九十九页\编于十一点材料分析手段的共同之处

除了个别研究手段（如SPM）以外，基本上是利用入射电磁波或物质波（X射线、电子束、可见光、红外光）与材料作用，产生携带样品信息的各种出射电磁波或物质波（X射线、电子束、可见光、红外光），探测这些出射的信号，进行分析处理，即可获得材料的组织、结构、成分、价键信息。材料表面分析技术：1-概述目前十页\总数九十九页\编于十一点材料分析的内容

表面和内部组织形貌。包括材料的外观形貌（如纳米线、断口、裂纹等）、晶粒大小与形态、各种相的尺寸与形态、含量与分布、界面（表面、相界、晶界）、位向关系（新相与母相、孪生相）、晶体缺陷（点缺陷、位错、层错）、夹杂物、内应力。材料表面分析技术：1-概述目前十一页\总数九十九页\编于十一点

晶体的相结构。各种相的结构，即晶体结构类型和晶体常数，相组成。

化学成分和价键（电子）结构。包括宏观和微区化学成份（不同相的成份、基体与析出相的成份）、同种元素的不同价键类型和化学环境。

有机物的分子结构和官能团。材料表面分析技术：1-概述目前十二页\总数九十九页\编于十一点材料表面分析技术：1-概述固体表面：物体与真空或气体的界面。固体表面可以指从单一的第一个原子层到几个原子层厚度的表面层，甚至深达几个微米的表面层。在热力学平衡的条件下，固体表面的化学组成、微观结构、原子振动状态等均会与固体内部产生一定的差异。2、表面与表面分析目前十三页\总数九十九页\编于十一点2、表面与表面分析材料表面分析技术：1-概述固体的表面、或者说界面，在人们的社会实践中起着极为重要的作用。表面科学的研究，对整个科学技术的发展具有重要的意义。表面科学包括：表面物理、表面化学、表面电子学、表面生物学等。

目前十四页\总数九十九页\编于十一点表面分析的重要性固体的表面状态，对于材料的性能有着极其重要的影响。例如，材料的氧化和腐蚀、强韧性和断裂行为等等，都与表面层或几个原子层以内原子尺度上的化学和结构有着密切的关系。磨损、腐蚀和断裂是机械构件的三大主要破坏形式，这些破坏绝大部分都产生于构件表面。材料表面分析技术：1-概述目前十五页\总数九十九页\编于十一点表面分析技术材料表面分析技术：1-概述表面分析技术是人们为了获取表面的物理、化学等方面的信息而采用的一些实验方法和手段。SampleExcitationsourceEnergySelectorSignalDetectorEvent目前十六页\总数九十九页\编于十一点材料表面分析技术：1-概述一般地说，它是利用一种探测束

—如电子束、离子束、光子束、中性粒子束等，有时还加上电场、磁场、热等的作用，来探测材料表面的形貌、化学组成、原子结构、原子状态、电子状态等方面的信息。

目前十七页\总数九十九页\编于十一点探测粒子发射粒子分析方法名称简称主要用途ee低能电子衍射LEED结构ee反射式高能电子衍射RHEED结构ee俄歇电子能谱AES成分ee扫描俄歇探针SAM微区成分ee电离损失谱ILS成分e能量弥散x射线谱EDXS成分ee俄歇电子出现电势谱AEAPS成分e软x射线出现电势谱SXAPS成分ee消隐电势谱DAPS成分ee电子能量损失谱EELS原子及电子态eI电子诱导脱附ESD吸附原子态及成分ee透射电子显微镜TEM形貌ee扫描电子显微镜SEM形貌ee扫描透射电子显微镜STEM形貌材料表面分析技术：1-概述目前十八页\总数九十九页\编于十一点探测粒子发射粒子分析方法名称简称主要用途II离子探针质量分析IMMA微区成分II静态次级离子质谱SSIMS成分In次级中性离子质谱SNMS成分II离子散射谱ISS成分、结构II卢瑟福背散射谱RBS成分、结构Ie离子中和谱INS最表层电子态I离子激发x射线谱IEXS原子及电子态材料表面分析技术：1-概述目前十九页\总数九十九页\编于十一点探测粒子发射粒子分析方法名称简称主要用途

ex射线光电子谱XPS成分、化合态

e紫外线光电子谱UPS分子及固体电子态

e同步辐射光电子谱SRPES成分、原子及电子态红外吸收谱IR原子态拉曼散射谱RAMAN原子态

扩展x射线吸收谱精细结构SEXAFS结构

角分辨光电子谱ARPES原子及电子态结构

I光子诱导脱附谱PSD原子态材料表面分析技术：1-概述目前二十页\总数九十九页\编于十一点探测粒子发射粒子分析方法名称简称主要用途Ee场电子显微镜FEM结构EI场离子显微镜FIM结构EI场离子显微镜-原子探针AP-FIM结构及成分Ee场电子发射能量分布FEED电子态Ee扫描隧道显微镜STM形貌Tn热脱附谱TDS原子态n中性粒子碰撞诱导辐射SCANIIR成分n

n分子束散射MBS结构、原子态AWAW声显微镜AM形貌材料表面分析技术：1-概述目前二十一页\总数九十九页\编于十一点部分表面分析设备的分析范围材料表面分析技术：1-概述目前二十二页\总数九十九页\编于十一点XPSAESILSISSRBSSIMS测氢NoNoNoNoNoYes元素灵敏度均匀性GoodGoodBadGoodGoodBad最小可检测灵敏度10-2-10-310-2-10-310-910-2-10-310-2-10-310-4-10-5定量分析GoodYesBadBadGoodBad化学态判断GoodYesYesBadBadBad谱峰分辨率GoodGoodGoodBadBadGood识谱难易GoodGoodGood---表面探测深度MLsMLsMLsMLML-mML-MLs空间分辨率BadGoodGoodBadBadGood无损检测YesYesYesNoYesYes理论数据完整性GoodYesBadYesGoodBad材料表面分析技术：1-概述目前二十三页\总数九十九页\编于十一点表面分析技术是表面科学中一个非常活跃的领域，迄今为止，表面分析方法有近100种之多。目前较为常用的表面分析方法有：二次离子质谱（SIMS）、俄歇电子谱（AES）、X射线光电子谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、电子探针（EPMA）等。材料表面分析技术：1-概述目前二十四页\总数九十九页\编于十一点每种分析方法都有其优点和局限性，对于不同的材料表面和表征目的，需要选择不同的分析方法，才能达到预期的效果。选用分析方法时，要综合考虑：分析灵敏度下限、分析元素范围、对样品的破坏程度、空间分辨率等多项性能指标。材料表面分析技术：1-概述目前二十五页\总数九十九页\编于十一点XPS、AES和SIMS是目前广泛使用的三种表面分析技术。XPS（50%）AES（40%）SIMS（10%）其它主要用于专门研究材料表面分析技术：1-概述目前二十六页\总数九十九页\编于十一点XPS最大特色：能获取丰富的化学信息，对样品表面的损伤最轻微，定量分析较好。AES最大特色：空间分辨力非常好，具有很高的微区分析能力，可进行元素表面分布成像。SIMS最大特色：检测灵敏度非常高，可分析H和He以及同位素，可作微区、微量分析以及有机化学分析。材料表面分析技术：1-概述目前二十七页\总数九十九页\编于十一点XPS优点：（1）可测除H、He以外的所有元素，无强矩阵效应。（2）亚单层灵敏度；探测深度1-20单层，依赖材料和实验参数。（3）定量元素分析。（4）优异的化学信息（化学位移和卫星结构）。（5）分析是非结构破坏的，X射线束损伤通常很少。（6）详细的电子结构和某些几何信息。材料表面分析技术：1-概述目前二十八页\总数九十九页\编于十一点XPS缺点：（1）典型的数据采集与典型的AES相比较慢，部分原因是由于XPS通常采集了更多的细节信息。（2）使用Ar离子溅射作深度剖析时，不容易在实际溅射的同时采集XPS数据。（3）横向分辨率较低，50µm(小面积)、5µm(成像)。材料表面分析技术：1-概述目前二十九页\总数九十九页\编于十一点AES优点：（1）可测除H、He以外的所有元素；当涉及到价能级时矩阵效应大，并且某些电子背散射效应总是存在的。（2）亚单层灵敏度；探测深度1-20单层，依赖材料和实验参数。（3）快速半定量元素分析(精度比XPS低)；可同时Ar离子溅射作深度剖析。（4）可从化学位移、线形等得到某些化学信息，并可完全解释。（5）优异的横向分辨率，6-20nm；具有很高的微区分析能力，并可进行表面成像。材料表面分析技术：1-概述目前三十页\总数九十九页\编于十一点AES缺点：（1）在许多情况下产生较严重的电子束诱导损伤。（2）化学位移等较难理解，缺乏提供化学信息的广泛数据库。（3）谱峰偶然重叠的机会比XPS大，这使得元素分析更不确定。材料表面分析技术：1-概述目前三十一页\总数九十九页\编于十一点SIMS优点：

（1）对某些元素及其表面灵敏(10-6单层)，在静态模式下探测深度限制在最顶单层。（2）可测所有元素，包括H和同位素识别。（3）较好的横向分辨率(1µm)。（4）在动态模式下同时进行深度剖析。（5）在动态模式下具有探测Dopant级浓度的灵敏度、动态范围的唯一技术。（6）Cluster相对强度的有限化学信息。材料表面分析技术：1-概述目前三十二页\总数九十九页\编于十一点SIMS缺点：（1）内部的结构破坏性。（2）SIMS过程内部的复杂性并未很好理解。主要问题是SIMS离子强度随化学和物理环境的变化有大量的可变性因素，这使得定量分析困难。材料表面分析技术：1-概述目前三十三页\总数九十九页\编于十一点二、形貌分析目前三十四页\总数九十九页\编于十一点组织形貌分析微观结构的观察和分析对于理解材料的本质至关重要，组织形貌分析借助各种显微技术，认识材料的微观结构。表面形貌分析技术经历了光学显微镜(OM)、电子显微镜(EM)、扫描探针显微镜(SPM)的发展过程，现在已经可以直接观测到原子的图像。

材料表面分析技术：2-形貌分析目前三十五页\总数九十九页\编于十一点光学显微镜(OM)金相显微镜岩相显微镜生物显微镜激光共聚焦显微镜材料表面分析技术：2-形貌分析目前三十六页\总数九十九页\编于十一点扫描电镜普通型SEM（W灯丝）热场型SEM冷场型SEM环境型SEM材料表面分析技术：2-形貌分析目前三十七页\总数九十九页\编于十一点电子与样品物质作用材料表面分析技术：2-形貌分析目前三十八页\总数九十九页\编于十一点扫描电镜JSM-7401F材料表面分析技术：2-形貌分析目前三十九页\总数九十九页\编于十一点TEM种类及成像普通型高压型高分辨型分析型质厚衬度像衍射衬度像相位衬度像材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十页\总数九十九页\编于十一点透射电子显微镜透射电子显微镜是利用电子的波动性来观察固体材料内部的各种缺陷和直接观察原子结构的仪器。一般光学显微镜放大倍数在数十倍到数千倍。目前的大型电镜，分辨本领为2~3埃，电压为100～500kV，放大倍数50~1200,000倍。材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十一页\总数九十九页\编于十一点TecnaiG220

透射电子显微镜

LaB6灯丝或钨灯丝，

点分辨率

0.24nm，

放大倍数

25x-1100kx材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十二页\总数九十九页\编于十一点

由于材料研究强调综合分析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、扫描透射电镜、X射线能谱仪、电子能损分析等有关附件，使其成为微观形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器，即分析电镜。它们能同时提供试样的有关附加信息。材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十三页\总数九十九页\编于十一点高分辨电镜的设计分为两类：一是为生物工作者设计的，具有最佳分辨本领而没有附件；二是为材料科学工作者设计的，有附件而损失一些分辨能力。还有一些设计，在高分辨时采取短焦距，低分辨时采取长焦距。材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十四页\总数九十九页\编于十一点电子衍射与X射线衍射电子衍射与X射线衍射的基本原理是完全一样的，两种技术所得到的晶体衍射花样在几何特征上也大致相似，电子衍射与X射线衍射相比的突出特点为：

①在同一试样上把物相的形貌观察与结构分析结合起来；

②物质对电子的散射更强，约为X射线的一百万倍，特别适用于微晶、表面和薄膜的晶体结构的研究，且衍射强度大，所需时间短，只需几秒钟。材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十五页\总数九十九页\编于十一点典型电子衍射图A非晶B单晶C多晶D会聚束材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十六页\总数九十九页\编于十一点电子探针（EPMA-1600)钨灯丝型EPMACeB6/LaB6型EPMA热场型EPMA材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十七页\总数九十九页\编于十一点电子探针(EPMA)材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十八页\总数九十九页\编于十一点结构、原理、应用ＤＤＳＣ控制・Ｄａｔａ处理Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ接口ＥｔｈｅｒｎｅｔＨＤＭＯＦＤ用于观察ＣＲＴＥＷＳＭｏｕｓｅＣｏｌｏｒｐｒｉｎｔｅｒＩｍａｇｅｍｅｍｏｒｙＰｒｏｆｉｌｅｍｅｍｏｒｙＴｒａｃｋｂａｌｌＥＰＭＡ主机电子枪备用抽真空ＤＰ样

品ｓｔａｇｅＳＥＤＸ射线检测器分光（色散）晶体光学观察系ＣＣＤＣＬＯＬ自动ｖａｌｖｅ材料表面分析技术：2-形貌分析目前四十九页\总数九十九页\编于十一点EPMA的检测信号⑤CL阴极射线发光①背散射电子④特征Ｘ射线⑥吸收电子③透射电子样

品材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十页\总数九十九页\编于十一点WDX原理图入射電子試料分光結晶検出器結晶:直线移动移动的中心轨道检出器的轨道材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十一页\总数九十九页\编于十一点特征X射线阴极射线发光CL二次电子背散射电子透射电子表面观察状态分析元素分析EPMA材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十二页\总数九十九页\编于十一点OES形态观察成分分析状态分析结构解析EDXXRFXRDXPSEPMASEMSPM分析目的OMSIMSTEM/EELSSAM材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十三页\总数九十九页\编于十一点电子探针仪的样品制备电子探针分析的样品应满足下列三点要求：

（1）必须严格保证样品表面的清洁和平整

（2）样品尺寸适宜放入电子探针仪样品室

（3）样品表面须具有良好的导电性材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十四页\总数九十九页\编于十一点扫描探针显微镜材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十五页\总数九十九页\编于十一点扫描探针显微镜的产生的必然性表面结构分析仪器的局限性1933年电子显微镜RuskaKnoll透射电子显微镜扫描电子显微镜场电子显微镜场离子显微镜低能电子衍射光电子能谱电子探针材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十六页\总数九十九页\编于十一点低能电子衍射和X射线衍射光学显微镜和扫描电子显微镜高分辨透射电子显微镜场电子显微镜和场离子显微镜X射线光电子能谱样品具有周期性结构不足分辨出表面原子用于薄层样品的体相和界面研究只能探测在半径小于100nm的针尖上的原子结构和二维几何性质，且制样技术复杂只能提供空间平均的电子结构信息材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十七页\总数九十九页\编于十一点扫描探针显微镜的产生扫描隧道显微镜1982年人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广阔的应用前景，被国际科学界公认为八十年代世界10大科技成就之一。材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十八页\总数九十九页\编于十一点扫描探针显微镜（SPM）扫描力显微镜（SFM）扫描近场光学显微境（SNOM）弹道电子发射显微镜（BEEM）原子力显微镜(AFM)扫描隧道显微镜（STM）材料表面分析技术：2-形貌分析目前五十九页\总数九十九页\编于十一点扫描探针显微镜的特点

1.分辨率HM：高分辨光学显微镜；PCM：相反差显微镜；(S)TEM：（扫描）透射电子显微镜；FIM：场离子显微镜；REM：反射电子显微镜

横向分辨：

0.1nm纵向分辨：

0.01nm材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十页\总数九十九页\编于十一点2、可实时地得到实时间中表面的三维图像，可用于具有周期性或不具备周期性的表面结构研究。

应用：可用于表面扩散等动态过程的研究。3、可以观察单个原子层的局部表面结构，而不是体相或整个表面的平均性质。

应用：可直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置，以及由吸附体引起的表面重构等。材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十一页\总数九十九页\编于十一点4、可在真空、大气、常温等不同环境下工作，甚至可将样品浸在水和其它溶液中，不需要特别的制样技术，并且探测过程对样品无损伤。应用：适用于研究生物样品和在不同试验条件下对样品表面的评价，例如对于多相催化机理、超导机制、电化学反应过程中电极表面变化的监测等。材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十二页\总数九十九页\编于十一点5、配合扫描隧道谱，可以得到有关表面结构的信息，例如表面不同层次的态密度、表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等。6、在技术本身，SPM具有设备相对简单、体积小、价格便宜、对安装环境要求较低、对样品无特殊要求、制样容易、检测快捷、操作简便等特点，同时SPM的日常维护和运行费用也十分低廉。材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十三页\总数九十九页\编于十一点显微镜技术的各项性能指标比较分辨率工作环境

样品环境温度对样品

破坏程度检测深度扫描探针显微镜原子级(0.1nm)实环境、大气、溶液、真空

室温或低温

无

100μm量级

透射电镜点分辨(0.3~0.5nm)晶格分辨(0.1~0.2nm)高真空

室温

小

接近SEM,但实际上为样品厚度所限，一般小于100nm.扫描电镜6~10nm高真空

室温

小

10mm(10倍时)

1μm(10000倍时)场离子显微镜

原子级

超高真空

30~80K有

原子厚度

材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十四页\总数九十九页\编于十一点扫描探针显微镜的其它应用微米/纳米结构表征，粗糙度，摩擦力，高度分布，自相关评估，软性材料的弹性和硬度测试高分辨定量结构分析以及掺杂浓度的分布等各种材料特性失效分析:缺陷识别，电性测量（甚至可穿过钝化层）和键合电极的摩擦特性材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十五页\总数九十九页\编于十一点生物应用:液体中完整活细胞成象，细胞膜孔隙率和结构表征，生物纤维测量，DNA成像和局部弹性测量硬盘检查:表面检查和缺陷鉴定，磁畴成象，摩擦力和磨损方式，读写头表征薄膜表征:孔隙率分析，覆盖率，附着力，磨损特性，纳米颗粒和岛屿的分布材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十六页\总数九十九页\编于十一点扫描探针显微镜(SPM)

本原SPM材料表面分析技术：2-形貌分析目前六十七页\总数九十九页\编于十一点三、结构分析目前六十八页\总数九十九页\编于十一点物相分析

利用衍射分析的方法探测晶格类型和晶胞常数，确定物质的相结构。主要的物相分析的手段有三种：X射线衍射(XRD)、电子衍射(ED)及中子衍射(ND)。其共同的原理是：利用电磁波或运动电子束、中子束等与材料内部规则排列的原子作用产生相干散射，获得材料内部原子排列的信息，从而重组出物质的结构。材料表面分析技术：3-结构分析目前六十九页\总数九十九页\编于十一点X射线衍射仪单晶XRD

转靶、陶瓷管：Cu&Mo双晶XRD多晶粉末XRD

转靶、陶瓷管：Cu&Co&Fe

织构、高温、薄膜、微区、1-D/2-D阵列检测器小角散射XRD材料表面分析技术：3-结构分析目前七十页\总数九十九页\编于十一点X射线衍射仪（XRD）理学D/max2000自动X射线仪材料表面分析技术：3-结构分析目前七十一页\总数九十九页\编于十一点四、成分分析目前七十二页\总数九十九页\编于十一点成分和价态分析

大部分成分和价态分析手段都是基于同一个原理，即核外电子的能级分布反应了原子的特征信息。利用不同的入射波激发核外电子，使之发生层间跃迁、在此过程中产生元素的特征信息。按照出射信号的不同，成分分析手段可以分为两类：X射线光谱和电子能谱，出射信号分别是X射线和电子。材料表面分析技术：4-成分分析目前七十三页\总数九十九页\编于十一点X射线光谱包括：X射线荧光光谱(XRF)和电子探针X射线显微分析（EPMA）两种技术。电子能谱包括：X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、电子能量损失谱(EELS)等分析手段。材料表面分析技术：4-成分分析目前七十四页\总数九十九页\编于十一点材料的价键分析

材料性质不仅与元素、结构、价态等因素有关，还与其价键状态有关。研究内容：化学键、分子结构、结合形式、吸附状态等。分析内容：分子振动和转动、晶格振动和转动等。研究方法：红外光谱、拉曼光谱和高分辨电子能量损失谱。材料表面分析技术：4-成分分析目前七十五页\总数九十九页\编于十一点分子结构分析

利用电磁波与分子键和原子核的作用，获得分子结构信息。红外光谱（IR）、拉曼光谱（Raman）、荧光光谱（PL）等是利用电磁波与分子键作用时的吸收或发射效应，而核磁共振（NMR）则是利用原子核与电磁波的作用来获得分子结构信息的。材料表面分析技术：4-成分分析目前七十六页\总数九十九页\编于十一点X射线光电子能谱XPS:X-rayPhotoelectronSpectroscopy(10-2～10nm)材料表面分析技术：4-成分分析目前七十七页\总数九十九页\编于十一点AXISUltraDLDPhotoelectronSpectrometer材料表面分析技术：4-成分分析目前七十八页\总数九十九页\编于十一点光电子能谱的基本原理：光电效应。

当能量为h的单色光照射到样品上，其光子可能被原子内部不同能级的电子所吸收或散射，如果吸收的能量大于电子的结合能，则该电子就会脱离原子成为自由电子而逸出。这些被光子直接激发出来的电子称为光电子，光电子的动能大小不等（与原子的种类和样品表面的信息有关），如果以动能分布为横坐标，相对强度为纵坐标，所得到的谱峰即为光电子能谱。材料表面分析技术：4-成分分析目前七十九页\总数九十九页\编于十一点材料表面分析技术：4-成分分析目前八十页\总数九十九页\编于十一点谱峰出现规律材料表面分析技术：4-成分分析目前八十一页\总数九十九页\编于十一点谱峰的物理位移和化学位移物理位移：固体的热效应与表面荷电的作用引起的谱峰位移。化学位移：原子所处化学环境不同（化学结构或原子价态的变化）而引起结合能的改变（谱峰位移）。材料表面分析技术：4-成分分析目前八十二页\总数九十九页\编于十一点XPS和XRF分析共同点(1)属原子发射光谱的范畴；(2)涉及到元素原子内层电子；(3)以X-射线为激发源；(4)可用于固体表层或薄层分析材料表面分析技术：4-成分分析目前八十三页\总数九十九页\编于十一点成像XPS微探针