XPS谱图分析实用教案.pptx

XPS谱图中出现(chūxiàn)的谱线 概述
XPS谱图的主线
光电子线——鉴定元素
伴峰或伴线
俄歇线、X射线卫星线、振激线和振离线、多重劈裂线、能量损失线、鬼线——帮助解释谱图，为原子中电子结构的研究提供重要信息
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XPS典型(diǎnxíng)谱图
横坐标：电子(diànzǐ)束缚能或动能，直接反映电子(diànzǐ)壳层/能级结构
纵坐标：cps（Counts per second），相对光电子(diànzǐ)流强度
谱峰直接代表原子轨道的结合能
本底为轫致辐射（非弹性散射的一次和二次电子(diànzǐ)产生）：高结合能的背底电子(diànzǐ)多，随结合能的增高呈逐渐上升趋势
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XPS谱图分析(fēnxī)-主线
最强的光电子线常常是谱图中强度最大、峰宽最小、对称性最好的谱峰，称为XPS谱图中的主线
每一种元素(H和He除外)都有自己最强的、具有表征作用的光电子线，它是元素定性分析的主要依据
一般来说，n↓峰，强度↑；n相等时，l ↑峰 ，强度↑ 。常见的强光电子线有1s、2p3/2、3d5/2、4f7/2等
除了强光电子线外，还有来自原子内其它壳层的光电子线，但强度稍弱，有的极弱
光电子线的谱线宽度是来自样品元素本征信号(xìnhào)的自然宽度、X射线源的自然宽度、仪器以及样品自身状况的宽化因素等四个方面的贡献
Al 薄膜（表面F污染）表面XPS 图谱
部分元素最强特征峰出现的位置
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XPS谱图分析(fēnxī)-谱线位移
化学位移(wèiyí)
引起化学位移(wèiyí)的因素：
不同的氧化态
形成化合物
不同的近邻数或原子占据不同的点阵位置
不同的晶体结构
物理位移
引起物理位移的因素：
表面核电效应
自由分子的压力(yālì)效应
固体热效应等
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XPS谱图-化学(huàxué)位移
增加价电子，使屏蔽效应增强，降低电子的束缚(shùfù)能；反之，价电子减少，有效正电荷增加，电子束缚(shùfù)能增加
W的氧化数增加，更多价电子转移到O离子，4f电子的束缚(shùfù)能移向较高能量
在XPS谱图上表现(biǎoxiàn)为谱峰相对于其纯元素峰的位移
不同氧化态W相对与纯W的谱峰位移
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XPS谱图分析(fēnxī)-俄歇线
俄歇（Auger）线
Auger有两个特征
-ray源无关，改变X-ray，Auger不变。
(xíngshì)出现的
在XPS中，可以观察(guānchá)到KLL, LMM, MNN和NOO四个系列的Auger线
KLL:左边代表起始空穴的电子层，中间代表填补起始空穴的电子所属的电子层，右边代表发射俄歇电子的电子层
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XPS谱图分析(fēnxī)-卫星线
X射线的卫星线：
用来照射样品的单色x射线并非单色，常规Al/Mg Kα1,2 射线里混杂(hùnzá)能量略高的Kα3,4,5,6 和Kβ射线，它们分别是阳极材料原子中的L2和L3能级上的6个状态不同的电子和M 能级的电子跃迁到K 层上产生的荧光X射线效应。这些射线统称XPS卫星线，所以导致XPS中，除Kα1,2所激发的主谱外，还有一些小的伴峰
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XPS谱图分析(fēnxī)-多重分裂线
当原子的价壳层有未成对的自旋电子（例如d区过渡元素、f 区镧系元素、大多数气体原子以及少数分子NO、O2等）时，光致电离所形成的内层空位将与之发生耦合，使体系出现(chūxiàn)不止一个终态，表现在XPS谱图上即为谱线分裂
在XPS谱图上，通常能够明显出现(chūxiàn)的是自旋-轨道偶合能级分 裂谱线。这类分裂谱线主要有：p轨道的p3/2 p1/2，d轨道的 d3/2 d5/2和 f 轨道的 f5/2 f7/2，其能量分裂距离依元素不同而不同。但是并不是所有元素都有明显的自旋-轨道偶合分裂谱，而且裂分的能量间距还因化学状态而异
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XPS谱图-振激、振离线
振激和振离线：在光发射中，因内层形成空位，原子中心电位发生突然变化将引起外壳电子跃迁，这时有两种可能：
若外层电子跃迁到更高能级，则称为(chēnɡ wéi)电子的振激(shake-up)
若外层电子跃过到非束缚的连续区而