文档介绍：电子能谱分析法
光电子能谱(XPS)
Auger电子能谱(AES)
紫外光电子能谱(UPS)
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引言
光谱方法:光与物质相互作用(能级跃迁)
电子能谱:光(或电子束)-物质-发射电子(发射电子的能量与测量元素相关)
辐射源:X射线-XPS(ESCA)
紫外光-UPS
X射线或电子束——Auger电子(AES)
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什么是表面?
表面的涵义:固体与真空、气体或者液体之间的边界层
表面的厚度:几个-几十个原子,~x nm级
表面的成份:元素组成(有什么元素)、原子价态等
表面的重要性:物体的暴露面,化学反应的场所
几种常用的表面分析技术
X射线光电子能谱(XPS or ESCA)(50%)
紫外光电子能谱(UPS)
俄歇电子能谱(AES)( 40%)(X射线或电子束)
离子谱学——二次离子质谱(SIMS)(10%)
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h
紫外(真空)光电子能谱
h
X射线光电子能谱
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Auger电子能谱
(1)真空紫外光——光电子:光电效应
(2)较高能量的单色X射线照射原子,能把元素的内层电子激发形成自由电子,直接逸出表面的电子称为光电子,间接逸出的电子成为Auger电子
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X射线光电子能谱
X-Ray Photoelectron Spectroscopy
一种强大的表面分析技术
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一、引言
XPS technique is based on Einstein’s idea about the photoelectric effect, developed around 1905
The concept of photons was used to describe the ejection of electrons from a surface when photons were impinged upon it
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X射线光电子能谱是瑞典Uppsala大学Kai Siegbahn及其同事经过近20年的潜心研究而建立的一种分析方法。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。
Nobel Prize in Physics 1981
(His father, Manne Siegbahn, won the Nobel Prize in Physics in 1924 for the development of X-ray spectroscopy)
Kai Siegbahn
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(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis),简称为“ESCA”,这一称谓仍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。
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why x-ray?
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Irradiate the sample surface, hitting the core electrons (e-) of the atoms.
The X-Rays rate the sample to a depth on the order of a micrometer.
Useful e- signal is obtained only from a depth of around 10 to 100 Å on the surface.
The X-Ray source produces photons with certain energies:
MgK photon with an energy of eV
AlK photon with an energy of eV
Normally, the sample will be radiated with photons of a single energy (MgK or AlK). This is known as a monoenergetic X-Ray beam.
X-Rays
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