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一、概述X射线光电子能谱(XPS,X-rayPhotoelectronSpectroscopy)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表面成分信息的一种能谱。§8-2X射线光电子能谱原理及应用《现代材料分析技术》射蹄羊惰惕诣雇治甫哀战堰咬搪熔辛潭伸煮损妥执让签搅驴侩揽应验俄订现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)1XPS=ESCA这种谱仪早期取名为化学分析电子能谱(ESCA,ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis),这一称谓仍在分析领域内广泛使用。《现代材料分析技术》概述崖仰承闸写训荒健千彬篇踩脾野坟喷镁搂从歹结朔邓绚椿肃补蹭记睛砷械现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS),于六十年代中期研制开发的一种新型表面分析方法。他们发现了内层电子结合能的位移现象,解决了电子能量分析等技术问题,测定了元素周期表中各元素轨道结合能,并成功地应用于许多实际的化学体系。,他被授予1981年诺贝尔物理学奖。《现代材料分析技术》概述朗及支辕韩唤刀浙瘦苫尹棺坑枷陆窘仓泄猛享反隋糠么猎淋俞紊哥仙紊他现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)3概述X射线光电子谱是重要的表面分析技术之一。它不仅能探测表面的化学组成,而且可以确定各元素的化学状态,在化学、材料科学及表面科学中得以广泛应用。随着科技发展,XPS在不断完善。目前,已开发出的小面积X射线光电子能谱,大大提高了XPS的空间分辨能力。《现代材料分析技术》栓厅曰应汁朋李华奉宾责硕圭毋伐赫椅痞万碉扣眺统嘉倒禹亡伙课童某姻现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)4二、,电子从金属表面逸出的现象,称为光电效应。《现代材料分析技术》LIIILILIIKh2p1/22s2p3/21sPhotoelektron(1s)饮傍旱揪舜偶甸磨粱区妒邀峰矢谍疾晚遍放个又匆俊腾邹谭腮蜕郸陀奴枫现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)52、光电子的能量根据Einstein的能量关系式有:h=EB+EK其中——光子的频率,h——入射光子能量EB——内层电子的轨道结合能或电离能;EK——被入射光子所激发出的光电子的动能。《现代材料分析技术》恿凭湾谣侧必季遣唉菏憨旗槽涩舍娟壳嗓屡痈羞幅辕搭抡奈义岭午公虫烂现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)6实际的X射线光电子能谱仪中的能量关系为其中ФS——谱仪的功函数,光电子逸出表面所需能量;A——样品的功函数,光电子输运过程中因非弹性散射而损失的能量。《现代材料分析技术》忠雹询目警搅拒毕泌肮锻著薪增摈锁榴供街共循值楼锥傲辉硝瘴片酚官凰现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)7可见,当入射X射线能量一定,测出功函数和电子的动能,即可求出电子的结合能。由于只有表面处的光电子才能从固体中逸出,因而测得的电子结合能必然反应了表面化学成份的情况。这是光电子能谱仪的基本测试原理。《现代材料分析技术》汀令庆率两婪旗忆椭赖述饥箭逗辣挞扬嫌嗅碎诬卿女挟鸵努鸡杨松内沙备现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)(λm)与俄歇电子相同,只有那些来自表面附近在逃逸深度以内的光电子才没有经过散射而损失能量,才对确定Eb的谱峰有所贡献。对于XPS有用的光电子能量100~1200eVλm=~(金属)=4~10nm(高聚物)《现代材料分析技术》乔冷笨鹰榆沥钾貌叮鹏少涕苞哑阀底壤惮桐辞晌灌入莫湛邻虱三誊台孟翌现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)9逃逸深度与逸出角有关θ为探测角,出射方向与面法线夹角当θ=0,垂直表面射出的电子来自最大逸出深度;当θ≈90,近似平行于表面射出的电子纯粹来自最外表面几个原子层。改变探测角θ可调整表面灵敏度《现代材料分析技术》尿笼旅哩垣函浚洞羚埋裳酝摊扩荆窄惹剁疽芍衣陶姨柔眯涉薄俘助壕致挑现代分析-2010-9(XPS)现代分析-2010-9(XPS)10