《电子能谱及其应用》第5章定量分析和深度剖析.pptx

文档介绍：第五章 定量分析和深度剖析
 电子能谱的测量不仅可以给出从所含元素 简单的定性指认到复杂化学态分析，还可 以给出元素组成的定量分析及每个元素相 的分布状态信息（非均相样品）。
 定量分析原理和方法
 深度剖析方法（分层结构）
 空间分布分析
一、定量分析方法
 在表面分析研究中我们不仅需要定性地确定试样的元素 种类及其化学状态，而且希望能测得它们的含量。对谱 线强度作出定量解释。
 XPS定量分析的关键是要把所观测到的信号强度转变成 元素的含量，即将谱峰面积转变成相应元素的含量。这 里我们定义谱峰下所属面积为谱线强度。
 实用XPS定量方法可以概括为标样法，元素灵敏度因子法 和一级原理模型。
 标样法需制备一定数量的标准样品作为参考，且标样的 表面结构和组成难于长期稳定和重复使用，故一般实验 研究均不采用。目前XPS定量分析多采用元素灵敏度因子 法。该方法利用特定元素谱线强度作参考标准，测得其 它元素相对谱线强度，求得各元素的相对含量。
1、一级原理模型(First Principle Model)
 从光电子发射的“三步模型”出发，将所观测到的谱线强 度和激发源，待测样品的性质以及谱仪的检测条件等统 一起来考虑，形成一定的物理模型。
 由于模型涉及较多的因素，目前还缺乏必要精度的实验 数据，因此一级原理模型计算还未得到真正应用。
其中: Iij为i元素j峰的面积，K为仪器常数，T(E)为分析器的传输函数，Lij()是i 元素j轨道的角不对称因子，ij为表面i元素j轨道的的光电离截面，ni(z)为表面i 元素在表面下距离z处的原子浓度，(E)为光电子的非弹性平均自由程，θ是测 量的光电子相对于表面法线的夹角。
 
 ( E ) cos。
( )  ij   ni ( )
z
Iij
 K  T E  Lij
z  e dz 
角不对称因子
元素轨道角不对称因子：
LA () = 1 + A (3sin2/2 - 1)/2 where:  = source-detector angle
 = constant for a given sub-shell and X-ray photon
  = º ‘魔角’
LA = 1
2、元素灵敏度因子法
 原子灵敏度因子--由标样得出的经验校准常数。
 该方法利用特定元素谱线强度作参考标准，测得其它元 素相对谱线强度，求得各元素的相对含量。
 元素灵敏度因子法是一种半经验性的相对定量方法。
 对于单相均匀无限厚固体表面:
因此，
 式中Sij=KT(E)Lij()ij(E)cos 绍 T(E)ij(E) 定义为 原子灵敏度因子，它可用适当的方法加以计算，一般通 过实验测定。可取SF1s=1作为标准来确定其它元素的相 对灵敏度因子。 ni ∝ Iij / Sij =Ni
 K  T E   Lij ( )  ij  ni  (E ) cos。
Iij
ni  Iij {K  T E   Lij ( )  ij   (E ) cos。 }  Iij
Sij
原子百分数的计算
归一化面积(NA)由谱峰面积(IA)来计算
NA = IA / Si
因而样品中任一元素的相对原子浓度由下式算出:
100
N A
A
 Ni i
C 
灵敏度因子
灵敏度因子(归一化因子)包括下面几项:
X射线电离截面项 (特定跃迁将产生多少光电子)
分析深度项
(并入值中)
传输函数项
(谱仪对特定动能电子检测的能力)
不同仪器得出的灵敏度因子之间的归一化
(比如 CMA和HAS之间 )
元素的相对灵敏度因子