现代材料分析方法(XPS).ppt

X射线光电子谱  引言
X射线光电子谱(XPS)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，因此，在化学、材料科学及表面科学中得以广泛地应用。
 引言
X射线光电子谱(XPS)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，因此，在化学、材料科学及表面科学中得以广泛地应用。
。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。
第一页，共二十四页。
Kai Seigbahn: Development of X-ray Photoelectron Spectroscopy
Nobel Prize in Physics 1981
(His father, Manne Siegbahn, won the Nobel Prize in Physics in 1924
for the development of X-ray spectroscopy)
C. Nordling E. Sokolowski and K. Siegbahn, Phys. Rev. 1957, 105, 1676.
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(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)，简称为“ESCA”，这个名词强调在X射线电子能谱中既有光电子峰也包含了俄歇峰，在分析领域内广泛使用。
随着科学技术的发展，XPS也在不断地完善。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。
X射线光电子谱  引言
第三页，共二十四页。
第四页，共二十四页。
XPS  X射线光电子谱仪
X射线激发源
样品室
能量分析器
样品引进系统
抽真空系统
电子倍增器
显示、记录
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XPS--X射线光电子谱仪（激发源）
在一般的X射线光电子谱仪中，没有X射线单色器，只是用一很薄(1〜2m)的铝箔窗将样品和激发源分开，以防止X射线源中的散射电子进入样品室，同时可滤去相当部分的轫致辐射所形成的X射线本底。
将X射线用石英晶体的(1010)面沿Bragg反射方向衍射后便可使X射线单色化。X射线的单色性越高，谱仪的能量分辨率也越高。
同步辐射源是十分理想的激发源，具有良好的单色性，且可提供10 eV〜10 keV连续可调的偏振光。
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N7
N6
N5
N4
N3
N2
N1
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4f7/2
4f5/2
4d5/2
4d3/2
4p3/2
4p1/2
4s1/2
M5
M4
M3
M2
M1
L3
L2
L1
K
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3d5/2
3d3/2
3p3/2
3p1/2
3s1/2
2p3/2
2p1/2
2s1/2
1s1/2
电子能级、X射线能级和电子数
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典型XPS谱
MOCVD制备的HgCdTe膜
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典型XPS谱
Fe的清洁表面
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XPS  XPS中的化学位移
化学位移
由于原子所处的化学环境不同而引起的内层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱峰的位移，这一现象称为化学位移。
化学位移的分析、测定，是XPS分析中的一项主要内容，是判定原子化合态的重要依据。
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XPS  XPS中的化学位移
第十一页，共二十四页。
XPS  XPS中的化学位移
第十二页，共二十四页。
XPS  XPS分析方法
定性分析
同AES定性分析一样，XPS分析也是利用已出版的XPS手册。
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XPS  XPS分析方法
化合态识别
在XPS的应用中，化合态的识别是最主要的用途之一。识别化合态的主要方法就是测