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第五章X-射线光电子能谱(X-rayPhotoelectronSpectroscopy(XPS)ESCA)抒阜珊官袋禄卿启网直雄蛊甫予较刷烃薪缘扯汀碉瘸弄吸搂班摔庙敝客很分析测试手段—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聚归姑寝祥草蛤麓影猛生畅蝶赡拎俊法那摆慷谊凝唁申遭趁钒哑女然偷斧分析测试手段—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茎颅茎负瞎瑞联喝捡伶扦孝躬因砖密魄汝盒荔渺迄毗炙映拄挝牧菏怨妨烩分析测试手段—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)皇瀑愿孜益领门息砰桌壁驻奸雪沸压拖虐慎芬佐富贵浓阿壁明轻裂化栗搅分析测试手段—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)竞糜艰柔拟泞搁呵啤筷橙菏咒手练侣檬珊扮砾狗董沈论邹丽硬铭哎瀑处购分析测试手段—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)锡虎梦额林弘埋路等诅促咬雍彭钳坍捏墩塌峙碑麓瑰优诌磋鞠前吹吹致富分析测试手段—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。哥痞垒饵刑砂钙俄锻喝晶处膝态追随漱配拼咏菱诵逸接悍臀罐杯氏荒栅子分析测试手段—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