文档介绍：X射线光电子能谱分析(XPS) X-ray Photoelectron Spectroscopy
汇报人:张亚娜
组员:高悦青格乐曲慧慧
主要内容
一、XPS的发展
二、XPS的基本原理
三、光电子能谱仪实验技术
四、X射线光电子能谱的应用
X射线是由德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Röntgen,l845-1923)于1895年发现的,他由此获得了1901年首届诺贝尔物理学奖。
XPS现象基于爱因斯坦于1905年揭示的光电效应,爱因斯坦由于这方面的工作被授予1921年诺贝尔物理学奖;
。,他被授予1981年诺贝尔物理学奖。
一、XPS的发展
X射线光电子能谱( XPS ,全称为X-ray Photoelectron Spectroscopy)是一种基于光电效应的电子能谱,它是利用X射线光子激发出物质表面原子的内层电子,通过对这些电子进行能量分析而获得的一种能谱。
这种能谱最初是被用来进行化学分析,因此它还有一个名称,即化学分析电子能谱( ESCA,全称为Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)
光电效应
具有足够能量的入射光子(hν) 同样品相互作用时,光子把它的全部能量转移给原子、分子或固体的某一束缚电子,使之电离。
X射线起源于轫致辐射,可被认为是光电效应的逆过程,即:
电子损失动能产生光子(X射线)
快电子
原子核
慢电子
EK1
EK2
h
光子
二、XPS的基本原理
电子能谱法:光致电离
A + h A+* + e
h
X射线光电子能谱
单色X射线也可激发多种核内电子或不同能级上的电子,产生由一系列峰组成的电子能谱图,每个峰对应于一个原子能级(s、p、d、f)
光子的一部分能量用来克服轨道电子结合能( EB),余下的能量便成为发射光电子(e - ) 所具有的动能( EK),这就是光电效应。用公式表示为:
Ek = hν- EB –Ws
结合能( EB):电子克服原子核束缚和周围电子的作
用,到达费米能级所需要的能量。
因为原子的质量至少是电子质量的 2000 倍,我们可以把反冲原子的能量忽略不计。
1、XPS谱图分析中原子能级的表示方法
XPS谱图分析中原子能级的表示用两个数字和一个小字母表示。例如:3d5/2
第一个数字3代表主量子数(n) ,
小写字母代表角量子数;
右下角的分数代表内量子数 j
l—为角量子数,l = 0, 1, 2, 3 ……,
注意:
在XPS谱图中自旋-轨道偶合作用的结果,使l不等于0(非s轨道)的电子在XPS谱图上出现双峰,而S轨道上的电子没有发生能级分裂,所以在XPS谱图中只有一个峰。