X射线光电子能谱(XPS)----课件.ppt

X射线光电子能谱(XPS)
聊城大学赵笛
XPS的基本原理
XPS是一种基于光电效应的电子能谱,它是利用X射线光子激发出物质表面原子的内层电子,通过对这些电子进行能量分析而获得的一种能谱。
这种能谱最初是被用来进行化学分析,因此也叫做化学分析电子能谱(ESCA)。
XPS的基本原理
在实验时样品表面受辐照损伤小,XPS是用X射线光子激发原子的内层电子发生电离,产生光电子,这些内层能级的结合能对特定的元素具有特定的值,因此通过测定电子的结合能和谱峰强度,可鉴定除H 和He(它们没有内层能级)之外的全部元素以及元素的定量分析,并具有很高的绝对灵敏度。
XPS的用途
元素的定性分析。可以根据能谱图中出现的特征谱线的位置鉴定除H、He以外的所有元素。
元素半定量分析。根据能谱图中光电子谱线强度(光电子峰的面积)反应原子的含量或相对浓度。
固体表面分析。包括表面的化学组成或元素组成,原子价态,表面能态分布,测定表面电子的电子云分布和能级结构等。
XPS的用途
化合物的结构。可以对内层电子结合能的化学位移精确测量,提供化学键和电荷分布方面的信息。
分子生物学中的应用。例如:利用XPS鉴定维生素B12中的少量的Co 。
激发源
激发源通常有:X射线源、真空紫外灯和电子枪。
X射线源:
XPS中最常用的X射线源主要由灯丝、栅极和阳极靶构成。要获得高分辨谱图和减少伴峰的干扰,可以采用射线单色器来实现。即用球面弯曲的石英晶体制成,能够使来自X射线源的光线产生衍射和“聚焦”,从而去掉伴线和韧致辐射,
激发源
并降低能量宽度,
提高谱仪的分辨
率。
双阳极X射线源示意图
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。
检测器
检测器通常为单通道电子倍增器和多通道倍增器。光电倍增管采用高抗阻,二次电子发射材料,增益:109.
倍增器
光电子或俄歇电子流 10-4~1A
(10-13~10-9A)