分析测试手段—光电子能谱(XPS).ppt

第五章第五章 X- X- 射线光电子能谱射线光电子能谱( ( X-ray X-ray Photoelectron Spectroscopy Photoelectron Spectroscopy (XPS) ESCA (XPS) ESCA ) ) 一一概述概述 n n表面分析技术表面分析技术 ( ( Surface Analysis) Surface Analysis) 是对材料外层是对材料外层( ( the the Outer-Most Layers of Materials (<100 Outer-Most Layers of Materials (<100 ??)) ))的研究的的研究的技术技术。。包括: 包括: n n 1 1 电子谱学电子谱学( ( Electron Electron Spectroscopies Spectroscopies ) ) X- X- 射线光电子能谱射线光电子能谱 XPS: X-ray Photoelectron XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy Spectroscopy 俄歇能谱俄歇能谱 AES: Auger Electron Spectroscopy AES: Auger Electron Spectroscopy 电子能量损失谱电子能量损失谱 EELS: Electron Energy Loss EELS: Electron Energy Loss Spectroscopy Spectroscopy n n 2 2 离子谱学离子谱学 Ion Ion Spectroscopies Spectroscopies 二次离子质谱二次离子质谱 SIMS: SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry Secondary Ion Mass Spectrometry 溅射中性质谱溅射中性质谱 SNMS: SNMS: Sputtered Neutral Mass Sputtered Neutral Mass Spectrometry Spectrometry 离子扫描能谱离子扫描能谱 ISS: ISS: Ion Scattering Spectroscopy Ion Scattering Spectroscopy 二二 XPS XPS 的概念的概念 XPS 也叫 ESCA ( Electron Spectroscopy for Electron Spectroscopy for Chemical Analysis Chemical Analysis ), ), 是研究表面成分的重要手段。是研究表面成分的重要手段。原理是光电效应( 原理是光电效应( photoelectric effect photoelectric effect )。)。 1960 1960 ’’s s 由由 University of Uppsala, Sweden University of Uppsala, Sweden 的的 Kai Kai Siegbahn Siegbahn 等发等发展。展。 EMPA EMPA 中中X X射线穿透大,造成分析区太深。而由于电射线穿透大,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。表面几个原子层进行分析。(吸附、催化、镀膜、离子交换等领域) (吸附、催化、镀膜、离子交换等领域) X-ray Beam X-ray Beam X-ray ration X-ray ration depth ~1 depth ~1 ?? m. m. Electrons can be Electrons can be excited in this excited in this entire volume. entire volume. X-ray excitation area ~1x1 cm X-ray excitation area ~1x1 cm 2 2 . Electrons . Electrons are emitted from this entire area are emitted from this entire area Electrons are extracted Electrons are extracted only from a narrow solid only from a narrow solid angle. angle. 1 1 mm mm 2 2 10 10 nm nm Conduc