XPS原理及使用分析.ppt

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紫外光电子能谱分析UPS—Ultra-violet photoelectron Spectroscopy
XPS分析使用的光源阳极是Mg或Al，其能量分别是1487和1254eV。
UPS的光源为氦放
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紫外光电子能谱分析UPS—Ultra-violet photoelectron Spectroscopy
XPS分析使用的光源阳极是Mg或Al，其能量分别是1487和1254eV。
UPS的光源为氦放电灯，，其能量只能够激发出价带电子，因此主要用于价带分析。

用离子束溅射剥蚀表面,用X射线光电子谱进行分析,两者交替进行, 可以得到元素及其化学状态的深度分布。

光电子在射出表面的同时，可能激发固体中某些过程从而自身能量发生损失：
（1）声子激发或点阵振动
能量为几十meV，只能在高分辨谱中观察到。
（2）等离子激发
（3）各种单、双粒子激发
XPS能谱仪的构成
主要：
超高真空系统；
X射线源；
能量分析系统
电子控制系统
数据采集和处理系统
X射线光电子能谱仪结构框图
三、仪器结构

X射线的产生
X射线源的结构
X射线的单色化
X射线的聚焦和扫描
Mg/Al双阳极X射线源
能量范围适中（Mg：，Al：）
X射线的能量范围窄（ eV）
能激发几乎所有的元素产生光电子；
靶材稳定，容易保存以及具有较高的寿命
X射线的产生：阴极发射电子，直流高压电场对电子加速，高速碰撞阳极， 产生特征X射线
其中，ΔEx—X射线半宽度 ΔEe—光电子自然能量分布，与样品材料有关（不确定关系） ΔEs—固态宽化效应，激发光电子时产生晶格振动，即声  子对谱的影响 ΔEsp—谱仪的固有分辨率提高分辨率主要办法是减小X射线宽度，即提高单色性。
要求X射线的自然线宽小，分辨率才高
测得光电子能谱的半宽度为
2dsinθ=nλ





样品尺寸不宜过大，一般应不大于10x10x1mm；
样品表面应大体上平整；
样品最好能够导电；
表面应作脱脂处理，绝对避免用手触摸；
原始表面应尽可能尽快测试，避免长时间在空气中存放；
粉末样品可以压成块状，或撒布在胶带上；也可以将粉末溶解在适当溶剂中做成溶液，屠宰样品台上，再使溶剂挥发即成样品；
气体、液体样品多用冷却法令其凝固。
四、谱图分析
定性分析
定量分析
深度分析
化学状态分析

是高纯Al基片上沉积的Ti(CN)x薄膜的XPS谱图，激发源为Mg K
谱图解析
标志介绍
元素鉴别
消除电荷效应
光电子被激发出以后，非导电样品上会逐渐积累正电荷，导致测量的光电子动能减小，表观结合能正移，从而影响分析结果。
办法：
（1）电子枪发射电子中和；
（2）样品表面镀金，厚度〈1nm；
（3）在导电样品托上制备超薄样品；
（4）外标法：。
能量定标
（1）利用已知特征谱：C 1s- eV
（2）利用两条谱线，如：
Cu 2p3/2- eV，Cu 3s- eV
Au 4f7/2- eV， Cu 2p3/2- eV
（3）已知能量的两种光子激发同一样品的某一能级，则两次测量的能量差即为光子能量差。 eV。
不同实验室测量的结合能值可能相差达1 eV。

与俄歇电子能谱分析相同,使用相对灵敏度因子法.
误差~20%.
谱峰强度按峰面积计.
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