文档介绍：X射线光电子谱(XPS) X-rayPhotoelectronSpectroscopy引言X射线光电子谱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射线光电子能谱是瑞典Uppsala(乌普萨拉)(西格巴恩,1924年获诺贝尔物理学奖。也表示X射线波长单位,10-15m)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。西格巴恩给这种谱仪取名为化学分析电子能谱(ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis),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。引言XPS理论依据-光电效应CorelevelshicEnergyPhotoelectron产生的光电子的动能(KE)取决于:发射电子在原子轨道中的结合能(BE),入射光子的能量(h),仪器条件(能谱仪功函数)。根据Einstein的能量关系式有:h=EB+EK其中为光子的频率,EB是内层电子的轨道结合能,EK是被入射光子所激发出的光电子的动能。实际的X射线光电子能谱仪中的能量关系较复杂。由真空能级算起的结合能:SP和S分别是谱仪和样品的功函数。由费米能级算起的结合能:XPS测定原理用具有特征波长的软X射线(常用MgK)照射固体样品,然后按动能收集从样品发射出的光电子,给出光电子能谱图,通常横坐标为结合能(也可以是动能,因h=EB+EK),纵坐标为相应的光电子计数/秒。注:波长1nm左右的一般称软X射线。E(eV)=1240/λ(nm)上述软X射线一般穿透距离大于1μm,在该射线路经途中通过光电效应使固体中的原子发射出光电子。这些电子在穿越固体向真空发射过程中,要经历一系列弹性和非弹性碰撞导致动能损失,因此只有表层很短距离(约20Å)的光电子才能逃逸出来,这一本质决定XPS法适用于表面分析。软X射线能电离出原子的内层电子,而这些内层电子的能量是高度特征性的,因此XPS法可以进行元素分析(可以分析具有内层电子的所有元素,即氢、氦除外)。由于原子内层电子的能量与该原子所处的化学环境有关,使能量产生“化学位移”,因此XPS法可以进行元素化学态分析。XPS中的俄歇(Auger)电子发射在光电离过程中,除了发射光电子外,还会通过驰豫(去激发)过程发射俄歇(Auger)电子(由法国科学家P.-),而产生Auger电子峰。由于光电子的动能与入射光子能量有关,而Auger电子的动能与入射光子能量无关,因此可以通过改变入射光子能量可以区别光电子峰和Auger电子峰。Auger电子的动能等于初始单电荷离子能量与终态双电荷离子能量之差。