文档介绍：第一页，共58页。
表面分析技术-XPS
优点：
⑴ 可测除H、He以外的所有元素，无强矩阵效应。
⑵ 亚单层灵敏度；探测深度1～20单层，依赖材料和实验参数。
⑶ 定量分析元素含量。
⑷ 通过化学位移分析化处的电子将损失能量并以减小的动能或增大的结合能的面貌出现，在表面下非常深的电子将损失所有能量而不能逸出。

第二十页，共58页。
由弛豫过程中(芯能级存在空穴后)原子的剩余能量产生。它总是伴随着XPS，具有比光电发射峰更宽和更为复杂的结构，其动能与入射光子的能量hν无关。
(Auger lines)
第二十一页，共58页。
自旋-轨道分裂是一初态效应。对于具有轨道角动量的轨道电子，将会发生自旋(s)磁场与轨道角动量(l)的耦合。总角动量 j =| l±s |。对每个j值自旋-轨道分裂能级的简并度 = 2j + 1.
-轨道分裂(SOS)
第二十二页，共58页。
第二十三页，共58页。
s 轨道无自旋-轨道分裂 – XPS中单峰
p, d, f … 轨道是自旋-轨道分裂的 – XPS中双峰
双峰中低j值的结合能EB较高(EB 2p1/2 > EB 2p3/2)
自旋-轨道分裂的大小随Z 增加
自旋-轨道分裂的大小随与核的距离增加(核屏蔽增加)而减小
-轨道分裂(SOS)
第二十四页，共58页。
两个以上的原子以电子云重叠的方式形成化合物，根据量子化学计算结果表明，各原子内层电子几乎仍保持在它们原来的原子轨道上运行，只有价电子才形成有效的分子轨道而属于整个分子。正因如此，不少元素的原子在它们处在不同化合物分子中时的X-射线内层光电子的结合能值并没有什么区别，在这种场合下研究内层光电子线的化学位移便显得毫无用处，如果观测它们的价电子谱，有可能根据价电子线的结合能的变化和价电子线的峰形变化的规律来判断该元素在不同化合物分子中的化学状态及有关的分子结构。
5. 价电子结构
第二十五页，共58页。
价电子谱线对有机物的价键结构很敏感，其价电子谱往往成为有机聚合物唯一特征的指纹谱，具有表征聚合物材料分子结构的作用。目前用XPS研究聚合物材料的价电子线，以期得到这类材料的分子结构的信息的工作已得到了相当的发展。
5. 价电子结构
第二十六页，共58页。
射线卫星峰（x-ray satellites）非单色x射线源会在xps谱低结合能端产生“鬼峰”。
2. 震激谱线（shake-up lines）震激特征在与顺磁物质关联的过度金属氧化物中十分普遍。有机物中碳的震激峰与芳香或不饱和结构相关。
XPS谱图的认识----次级结构
第二十七页，共58页。
（multiplet splitting）偶尔会看到s轨道的分裂。与价壳层中存在未配对电子相关。
（energy loss line）光电子向表面迁移过程中发生的分立损失结构卫星峰。在谱图上呈现一系列等间距的峰，强度逐渐减弱。
XPS谱图的认识----次级结构
第二十八页，共58页。
震激峰
可以通过锋形来辨认不同的化合物
第二十九页，共58页。
能量损失峰
第三十页，共58页。
等离子激元
第三十一页，共58页。
元素的定性定量分析
第三十二页，共58页。
尽管X射线可穿透样品很深，但只有样品近表面一薄层发射出的光电子可逃逸出来。电子的逃逸深度和非弹性散射自由程为同一数量级，范围从致密材料如金属的约1nm到许多有机材料如聚合物的5nm。因而这一技术对固体材料表面存在的元素极为灵敏。这一基本特征，再加上非结构破坏性测试能力和可获得化学信息的能力，使得xps成为表面分析的极为有力工具。
定性分析—元素组成
第三十三页，共58页。
元素组成
目的：给出表面元素组成、鉴别某特定元素的存在性。
方法：通过测定谱中不同元素芯能级光电子峰的结合能直接进行。元素定性的主要依据是组成元素的光电子线和俄歇线的特征能量值，因为每种元素都有唯一的一套芯能级，其结合能可用作元素的指纹。
第三十四页，共58页。
步骤：1）全谱扫描（survey scan）对于一个化学成分未知的样品，首先应作全谱扫描，以初步判定表面的化学成分。
首先鉴别一些总是存在的元素谱线，C和O的谱线；其次鉴别样品中主要元素的强谱线和有关的次强谱线。最后鉴别剩余的弱谱线。
元素组成
第三十五页，共58页。
2). 窄区扫描(Narrow scan or Detail scan)
对感兴趣的几个元素的峰，可进行窄区域高分辨细扫描。目的是为了获取更加精确的信息，如结合能的准确位置，鉴定元素的化学状态，或为了获取精确的线形，或者为了定量分