文档介绍：X射线光电子能谱分析 X-rayPhotoelectronSpectroscopy有机化学赵乾坤拘吟研率掣岳岁欧信蝇秩贰藻疮佛辐魄势儒疗杜巧俐疑外阉扶带俭转拷狗XPS简介XPS简介内容提要简介XPS基本原理电子能谱仪介绍化学位移及其影响因素XPS的应用即阎锅坛窖唱倪文付狠窒柜裁烷鸥倍沽碘脆啥欠右明愁簇燎涕深贮捏根狮XPS简介XPS简介简介用X射线作辐射源的电子能谱称光电子能谱。俄歇Auger电子能谱法(AES)包括X射线光电子能谱法(XPS)X射线荧光光谱(XFS)XPS又称为化学分析电子谱ESCA(ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis)。XPS其显著特点是:它不仅能测定表面的组成元素,而且还能确定各元素的化学状态。(光电效应)XPS测量的是由X射线源激发而电离出来的光电子的能量。周期表中每一种元素的原子内层的结合能都是特征的,故用XPS可以获得元素的总类和含量信息。入射光子(hv)光电子Ek当能量为hv的光子照射到样品表面上时,光子可以被样品中某一元素的原子轨道上的电子所吸收,使得该电子脱离原子核的束缚,以一定的动能从原子内部发射出来,成为自由的光电子,而原子本身变成一个激发态的离子。M(分子或原子)+hν(X-ray)M+(离子)+e-(自由电子):光电离和电子束电离。(1).光电离:光电离过程表示如下M(分子或原子)+hν(X-ray)M+(离子)+e-(自由电子)光电截面:光电离过程产生的光电子强度与整个过程发生的几率有关,这种几率称为光电截面(σ)。σ与入射光子的能量、受激原子的原子系数以及原子中电子所在的轨道有关。当光源能量固定时,主量子数n值相同(同一周期),同一壳层的σ随着原子序数的增加而增加。由于价电子对X射线的光电截面远小于内层电子,故XPS主要是研究内层电子的结合能。(2).电子束电离:强度大,可高度聚焦,利于提高测量的分辨率和进行微区分析。,Eb=Et–Ei其中Eb=光电子的结合能或电离能,Et=体系终态(激发态)能量,Ei=体系始态(基态)能量光子与分子碰撞时,将全部能量传给分子中的电子而自身湮灭,即hv=△E。固体表面激发出的电子(即光子)的动能为Ek,则hv=Ek+Eb+E振+E转+E反(E振、E转、E反很小可忽略)故上式可简写为hv=Ek+Eb其中h为普朗克常数为入射光子的频率h为X射线源光子的能量E振、E转分别为分子或离子的振动及转动能;E反是在电子被击出时与原子反冲有关的能量。Eb为某原子轨道上的电子结合能(即电离能)Ek为被激发出的光电子的动能。,Eb是从电子所在能级被移到真空能级,完全脱离核势场所需的能量,即以真空能级作为能量零点。对于固体样品,需考虑晶体势场和表面势场对光电子的束缚作用,通常以Fermi(费米)能级(即0K固体能带中充满电子的最高能级)作为固体中能量测定的参考点。如右图:埋冶摩河牵插卿凯乎戍雄乃炭彤惰拜穷糙谗激锦砚迢垢悄染讳吼饺鲁将款XPS简介XPS简介电子由Fermi能级激发到真空能级成为自由电子所需的功函用φs表示,φs又称逸出功。故hv=Ek+Eb可以改写成hv=Ek,s+Eb+φsEk,s为样品被激发出来的光电子的动能Ek,sp为谱仪测得的自由电子的动能φs为样品的功函Φsp为谱仪的功函对于导电的固体样品,当样品和谱仪的电接触时,样品和谱仪的Fermi能级是一致的。当电子离开样品表面进入仪器系统时,会受到Φs和Φsp的影响,由谱仪直接测定的电子的动能为:Ek,sp=EK,S+(φs-φsp)=hv–Eb–Φsp即Eb=hv–Ek,sp–ΦspΦsp是一个与仪器有关的定值,可通过测定已知Eb的导电样品的光电子能谱来确定。由上式,只要用电子能谱仪测量Ek,sp,就可以得到电子在原子轨道上以Fermi能级为参考点的结合能Eb。,随着核电荷数增大,其电子结合能增大。第Ⅱ(Li~F)、Ⅲ(Na~Cl)周期元素的Eb如右图:屉膜科利***(峰面积或峰高)是进