文档介绍：第七章 X射线光电子能谱
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X射线光电子能谱( XPS )
X-ray Photoelectron Spectrosco，Al K。X射线的线宽越窄得到的XPS峰越窄，可以得到更好的化学态的信息；
消除X射线中的干扰部分，即X射线伴峰和韧致辐射产生的连续背景；
X射线源使用单色器后，热源远离样品，可以避免热辐射导致样品损伤；
用单色器可以将X射线聚焦成小束斑，可以实现高灵敏度的小面积的XPS测量；
使用单色器只有被分析的区域受到X射线的辐射，可以实现多样品分析，也可以在同一稳定性差的样品上进行多点分析。
X射线单色器：
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电子能量分析器
(1)半球型电子能量分析器
改变两球面间的电位差，不同能量的电子依次通过分析器；分辨率高；
(2)筒镜式电子能量分析器
（CMA)
同轴圆筒，外筒接负压、内筒接地，两筒之间形成静电场；
灵敏度高、分辨率低；二级串联；
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对半球型分析器而言：
其分辨率为：
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检测器
产生的光电流：10-3～10-9mA；
电子倍增器作为检测器；
单通道电子倍增器；多通道电子倍增器；
真空系统
光源、样品室、电子能量分析器、检测器都必须在高真空条件下工作；
真空度：10-6 Pa 。
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光电离几率
光电离几率(光电离截面)：一定能量的光子在与原子作用时，从某个能级激发出一个电子的几率；
与电子壳层平均半径，入射光子能量，原子序数有关；
电子结合能与入射光子能量越接近越大；
轻原子：半径越小的壳层越大。 1s / 2 s ≈20
重原子： 同壳层 随原子序数的增加而增大；
原子序数
壳层
最强线所在亚壳层（能级）
3-12
K
1s
13-33
L
2p
34-66
M
3d
67-71
N
4d
72-92
N
4f
AlKα射线激发出的最强光电子线
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光电子的能量分布曲线：采用特定元素某一X光谱线作为入射光，实验测定的待测元素激发出一系列具有不同结合能的电子能谱图，即元素的特征谱峰群；
谱峰：不同轨道上电子的结合能或电子动能；
伴峰：X射线特征峰、Auger峰、多重态分裂峰。
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谱峰出现规律
(1)主量子数n小的峰比n大的峰强；
(2)n相同，角量子数L大的峰比L小的峰强；
(3)内量子数J大的峰比J小的峰强；
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由于当角量子数l>0时会产生自旋-轨道耦合作用，使得处于同一壳层的电子能级发生分裂，因此，对于的l>0能级，XPS都呈现双峰。这种分裂可以用内量子数j来表示：
可见；
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对应每个j的相对强度：
可以用２j＋１表示。
对于一个d轨道上的电子5/2和3/2态的相对强度为３:２(j小的峰结合能高)
双重态组分间的裂距：
依赖于自旋轨道耦合的强度。
对于给定的n和l，裂距随n和l的增加而减少。
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400
398
396
394
2500
3000
3500
4000
4500
N1s
Intensity / .
Binding Energy / eV
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