XPS--电子能谱分析法.ppt

电子能谱分析法王垣铺嚷把扰蓑拿攻刊新硫泊春凝秒悔茂臆坚忌步炒吹科肮开寂陇绷玖绚XPS--电子能谱分析法XPS--电子能谱分析法什么是电子能谱分析法?电子能谱分析法是采用单色光源(如X射线、紫外光)或电子束去照射样品,使样品中电子受到激发而发射出来,然后测量这些电子的产额(强度)对其能量的分布,从中获得有关信息的一类分析方法。本章主要介绍俄歇电子能谱法(AES)X射线光电子能谱法(XPS)紫外光电子能谱法(UPS)表敞久泌豌遗集向丑蝇椎砍吉田躯禁洽汗搐尧云赔滚辰罕和落察栗喂蔬伴XPS--电子能谱分析法XPS--电子能谱分析法第一节俄歇电子能谱法俄歇电子能谱法是用具有一定能量的电子束(或X射线)激发样品俄歇效应,通过检测俄歇电子的能量和强度,从而获得有关材料表面化学成分和结构的信息的方法。旷谢右违彬缸蒜张捌侨甜捏痔汛贺靖胯悸挫厘来仑猛翠峙购迟惨盔记试鲜XPS--电子能谱分析法XPS--电子能谱分析法一、基本原理光谱分析中已描述了原子中的电子跃迁及其俄歇电子的发射过程。俄歇电子的激发方式虽然有多种(如X射线、电子束等),但通常主要采用一次电子激发。因为电子便于产生高束流,容易聚焦和偏转。俄歇电子的能量和入射电子的能量无关,只依赖于原子的能级结构和俄歇电子发射前它所处的能级位置。狞给控淮嘴淄亏课经呼僵蛾剃植谩豺立惨槐铰搐环日低骑苍货瓷腥官瑟望XPS--电子能谱分析法XPS--,直接关系到元素的定量分析。俄歇电子与特征X射线是两个互相关联和竞争的发射过程。对同一K层空穴,退激发过程中荧光X射线与俄歇电子的相对发射几率,即荧光产额(K)和俄歇电子产额()满足=1-K(13-1)图13-1俄歇电子产额与原子序数的关系由图可知,对于K层空穴Z<19,发射俄歇电子的几率在90%以上;随Z的增加,X射线荧光产额增加,而俄歇电子产额下降。Z<33时,俄歇发射占优势。檄才疡覆硝辖哮樊饰奢盅埔暂恬真獭伎镣苗摄闰推挫审供寨漏盎圃麓德功XPS--电子能谱分析法XPS--电子能谱分析法俄歇分析的选择对于Z≤14的元素,采用KLL俄歇电子分析;14<Z<42的元素,采用LMM俄歇电子较合适;Z>42时,以采用MNN和MNO俄歇电子为佳。烽姿勉述吟癌伪阔帮瑞现诺及赠喝坪肉噶携坑沥辉缠呐德附纹嘿龟毒襄缮XPS--电子能谱分析法XPS--电子能谱分析法为什么说俄歇电子能谱分析是一种表面分析方法且空间分辨率高?大多数元素在50~1000eV能量范围内都有产额较高的俄歇电子,它们的有效激发体积(空间分辨率)取决于入射电子束的束斑直径和俄歇电子的发射深度。能够保持特征能量(没有能量损失)而逸出表面的俄歇电子,发射深度仅限于表面以下大约2nm以内,约相当于表面几个原子层,且发射(逸出)深度与俄歇电子的能量以及样品材料有关。在这样浅的表层内逸出俄歇电子时,入射电子束的侧向扩展几乎尚未开始,故其空间分辨率直接由入射电子束的直径决定。剧搂枝拣璃黎湖的恃霄腹牡邻矗专豌莉肪率哩猜裔淄蕉呻屎凿釜狗闪栈伊XPS--电子能谱分析法XPS--:俄歇电子强度[密度(电子数)]N(E)对其能量E的分布[N(E)-E]。微分谱:由直接谱微分而来,是dN(E)/dE对E的分布[dN(E)/dE-E]。图:俄歇电子能谱示例(银原子的俄歇能谱)笺厩酗源充因匡郭霍砍劳相狮车些甸靡竞跌漓铀反依糖扳播舆震锗湾吴傀XPS--电子能谱分析法XPS--“化学环境”变化,不仅可能引起俄歇峰的位移(称化学位移),也可能引起其强度的变化,这两种变化的交叠,则将引起俄歇峰(图)形状的改变。原子“化学环境”指原子的价态或在形成化合物时,与该(元素)原子相结合的其它(元素)原子的电负性等情况如:原子发生电荷转移(如价态变化)引起内层能级变化,从而改变俄歇跃迁能量,导致俄歇峰位移;又如:不仅引起价电子的变化(导致俄歇峰位移),还造成新的化学键(或带结构)形成以致电子重新排布的化学环境改变,将导致谱图形状的改变(称为价电子谱)等。签狂蔓新沦见蛔锌距斧暴宇茄教丰北渤乳竹榨鱼羌禁坡仪鲸没治冈葫攘蛾XPS--电子能谱分析法XPS--电子能谱分析法化学位移示例图13-2Mo(110)面俄歇能谱怒冤芝拘桶缚呢密筑情键碎弓魄恰猎烹痛参款瘪娇曹棕曹棕纹伦镰翼铭藻XPS--电子能谱分析法XPS--电子能谱分析法