文档介绍：光电子能谱与俄歇电子能谱
光电子能谱与俄歇电子能谱
光电子能谱主要指:
(1)X射线光电子能谱
X-ray Photoelectron Spectroscopy, 简称XPS，
亦称化学分析电子能谱（Electron Spectroscope for Chemical Analysis, 简称ESCA），
主要应用：分析表面化学元素的组成、化学态及其分布，特别是原子的价态、表面原子的电子密度、能级结构。
(3)俄歇电子能谱
Auger Electron Spectroscopy, 简称AES，
主要应用：可以做物体表面的化学分析、表面吸附分析、断面的成分分析。
(2)紫外光电子能谱
Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy, 简称UPS，主要应用：测量固体表面价电子和价带分布、气体分子与固体表面的吸附、以及化合物的化学键。
1954年瑞典的Siegbahn建立了XPS，
1981年Siegbahn获得诺贝尔物理奖。
对于XPS，较高能量的光子可以使样品内层电子电离，此时留下来激发态并不稳定，它在去激发过程中可以产生X射线荧光辐射和Auger电子发射。测量Auger电子的能量分布即得Auger电子能谱(AES)。
第一节光电子能谱的基本原理
一、概述
（一）光电效应
在外界光的作用下，物体（主要指固体）中的原子吸收光子的能量，使其某一层的电子摆脱其所受的束缚，在物体中运动，直到这些电子到达表面。
如果能量足够、方向合适，便可离开物体的表面而逸出，成为光电子。
光电效应
X射线激发俄歇电子
hv
EB2p
Ec
-w
EB1s
EB2s
1s
2s
2p
EF
EV
图光电效应过程中的能量关系
（EF为Femi能级，EV为真空能级）
光电效应过程的能量关系满足爱因斯坦方程：
Ec =hv- EB -(-w)
式中：Ec是光电子能量(动能)；hv是光子能量，
EB是结合能；-w是样品的逸出功。
实验中光电子能谱测量得到的是电子的动能EC
EC =hv- EB -(-w)
据此可以知道电子结合能
电子的结合能反映了原子种类及状态
光电子能谱可以分析元素种类及结合状态
单色激发的X射线光电子能谱可产生一系列的峰，每一个峰对应着一个原子能级(s, p, d, f等)，这实际上反映了样品元素的壳层电子结构。
紫外光一般只能使价电子电离，固体中价电子能级展宽成为能带，光电子能谱是连续的。
（二）光源
光源有两种：
单色X光
X射线能量高，不仅可以电离价电子，也可以电离内层电子，此时能谱是孤立的峰。
图 XPS电离内层电子产生谱峰