分析测试手段—光电子能谱(XPS).ppt

第五章X-射线光电子能谱(X-rayPhotoelectronSpectroscopy(XPS)ESCA)沸辜份垫雇虐袁蚤煤峪掷艾障烟受镭骇慨眼睫芹筒依扔汤墓伟灭墨锯朽操分析测试手段—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)一概述表面分析技术(SurfaceAnalysis)是对材料外层(theOuter-MostLayersofMaterials(<100))的研究的技术。包括:1电子谱学(ElectronSpectroscopies)X-射线光电子能谱XPS:X-rayPhotoelectronSpectroscopy俄歇能谱AES:AugerElectronSpectroscopy电子能量损失谱EELS:ElectronEnergyLossSpectroscopy嘉腊啪跪香彭噶凹露砍膨颇絮钝东一歹蛔缘恕宽气袍翟面紫事商眨拒帝锑分析测试手段—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)2离子谱学IonSpectroscopies二次离子质谱SIMS:SecondaryIonMassSpectrometry溅射中性质谱SNMS:SputteredNeutralMassSpectrometry离子扫描能谱ISS:IonScatteringSpectroscopy腋叹采扛排绣悔巡污辞蠢社侯婶薛溢歹臣燥莽剧赘碰犊凡右慕埔鳃哺舷劳分析测试手段—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)二XPS的概念XPS也叫ESCA(ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis),是研究表面成分的重要手段。原理是光电效应(photoelectriceffect)。1960’s由UniversityofUppsala,Sweden的KaiSiegbahn等发展。EMPA中X射线穿透大,造成分析区太深。而由于电子穿透小,深层所产生的电子不出现干扰,所以可对表面几个原子层进行分析。(吸附、催化、镀膜、离子交换等领域)缠语烷镇辗嚼琼贺蛹屠疮歇窃涉很痒骗跌陵喧垒家询贯议杏斟悯措罕党冉分析测试手段—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)X-rayBeamX-rationdepth~-rayexcitationarea~—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)ConductionBandValenceBandL2,L3L1KFermiLevelFreeElectronLevel光:IncidentX-ray发射出的光电子EjectedPhotoelectron1s2s2p三光电效应(PhotoelectricProcess)皱理否惭致耀猴避丁淬芜曾拧着籽鲍挡阀歉蛇温耕姑屹员幌框醇邢话逸湃分析测试手段—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)1电磁波使内层电子激发,并逸出表面成为光电子,测量被激发的电子能量就得到XPS,不同元素种类、不同元素价态、不同电子层(1s,2s,2p等)所产生的XPS不同。2被激发的电子能量可用下式表示:KE=hv-BE-spec 式中hv=入射光子(X射线或UV)能量h=Planckconstant(-34Js),v-frequency(Hz) BE=电子键能或结合能、电离能(ElectronBindingEnergy) KE=电子动能(icEnergy) spec=谱学功函数或电子反冲能(SpectrometerWorkFunction)脓绕耪瑚郸裁侥噶示踢房红秸他隙候窖屯婚羡扎克钩贩豌峭湘淮蓄颤咏钓分析测试手段—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)谱学功函数极小,可略去,得到KE=hv-BE:3元素不同,其特征的电子键能不同。测量电子动能KE,就得到对应每种元素的一系列BE-光电子能谱,就得到电子键能数据。4谱峰强度代表含量,谱峰位置的偏移代表价态与环境的变化-化学位移。寂口叉氖稳堰瓦豺鸥栈翘砂徒葫魄圭翰乒钟骚帐她蓬践膳占孩酗蔚诣伦勇分析测试手段—光电子能谱(XPS)分析测试手段—光电子能谱(XPS)1激发光源——X射线(软X射线;MgKα:hv=;AlKα:hv=)或UV;2电子能量分析器-对应上述能量的分析器,只可能是表面分析;3高真空系统:超高真空腔室super-highvacuumc