文档介绍：X射线光电子能谱分析 X-ray Photoelectron Spectroscopy
X射线光电子能谱分析
表面分析技术 (Surface Analysis)是对材料外层(the Outer-Most Layers of Materials (<100nm))的研究的技术
X-ray Beam
X-ray penetration depth ~1mm.
Electrons can be excited in this entire volume.
X-ray excitation area ~1x1 cm2. Electrons are emitted from this entire area
Electrons are extracted only from a narrow solid angle.
1 mm2
10 nm
X射线光电子能谱分析
主 要 内 容
XPS的基本原理
光电子能谱仪实验技术
X射线光电子能谱的应用
X射线光电子能谱分析
XPS的基本原理
XPS是由瑞典Uppsala大学的K. Siegbahn及其同事历经近20年的潜心研究于60年代中期研制开发出的一种新型表面分析仪器和方法。鉴于K. Siegbahn教授对发展XPS领域做出的重大贡献，他被授予1981年诺贝尔物理学奖。 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； 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。
X射线光电子能谱分析
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）
X射线光电子能谱分析
X射线物理
X射线起源于轫致辐射，可被认为是光电效应的逆过程，既：
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
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。
X射线光电子能谱分析
XPS的基本原理
光电效应
1. 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射线光电子能谱分析
X射线激发光电子的原理
XPS的基本原理
X射线光电子能谱分析
电子能谱法：光致电离；
A + h A+* + e
h
紫外(真空)光电子能谱
h
X射线光电子能谱
h
Auger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）；
X射线光电子能谱分析
XPS的基本原理
X射线光电子能谱分析