XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義課件

1、XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義X射線光電子能譜法射線光電子能譜法 X-ray Photoelectron Spectrum (XPS)XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 X射線光電子能譜法（射線光電子能譜法（X-ray Photoelectron Spectrum，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱XPS）是利用波長(zhǎng)在）是利用波長(zhǎng)在X射線范圍的高能光子照射被測(cè)樣品，射線范圍的高能光子照射被測(cè)樣品，測(cè)量由此引起的光電子能量分布的一種測(cè)量由此引起的光電子能量分布的一種譜學(xué)方法。譜學(xué)方法。樣品在樣品在X射線作用下，各種軌道電子都有可能從原子中激發(fā)射線作用下，各種軌道電子都有可能從原子中激發(fā)成為光電子，由于各種原子、分子的軌道電子的結(jié)合能是一

2、成為光電子，由于各種原子、分子的軌道電子的結(jié)合能是一定的，因此可用來(lái)測(cè)定固體表面的電子結(jié)構(gòu)和表面組分的化定的，因此可用來(lái)測(cè)定固體表面的電子結(jié)構(gòu)和表面組分的化學(xué)成分。在后一種用途時(shí)，一般又稱為學(xué)成分。在后一種用途時(shí)，一般又稱為“化學(xué)分析光電子能化學(xué)分析光電子能譜譜”（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis，簡(jiǎn)，簡(jiǎn)稱稱ESCA）。）。XPS在實(shí)驗(yàn)時(shí)樣品表面受在實(shí)驗(yàn)時(shí)樣品表面受輻射損傷小輻射損傷小，能檢測(cè)周期表中除，能檢測(cè)周期表中除H和和He以外所有的元素，并具有很高的絕對(duì)靈敏度。因此，以外所有的元素，并具有很高的絕對(duì)靈敏度。因此， XPS是目前表面分

3、析中使用最廣的譜儀之一。是目前表面分析中使用最廣的譜儀之一。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義XPS在表面分析領(lǐng)域中是一種在表面分析領(lǐng)域中是一種嶄新的方法嶄新的方法。雖然用雖然用X射線照射固體材料并測(cè)量由此引起射線照射固體材料并測(cè)量由此引起的電子動(dòng)能的分布早在本世紀(jì)初就有報(bào)道，的電子動(dòng)能的分布早在本世紀(jì)初就有報(bào)道，但當(dāng)時(shí)可達(dá)到的分辨率還不足以觀測(cè)到光電但當(dāng)時(shí)可達(dá)到的分辨率還不足以觀測(cè)到光電子能譜上的實(shí)際光峰。子能譜上的實(shí)際光峰。直到直到1958年，以年，以Siegbahn為首的一個(gè)瑞典為首的一個(gè)瑞典研究小組首次觀測(cè)到光峰現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)此方研究小組首次觀測(cè)到光峰現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)此方法可以用來(lái)研究元素的種類及其化

4、學(xué)狀態(tài)，法可以用來(lái)研究元素的種類及其化學(xué)狀態(tài)，故而取名故而取名“化學(xué)分析光電子能譜（化學(xué)分析光電子能譜（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis-ESCA）。目前）。目前XPS和和ESCA已公認(rèn)為是同義已公認(rèn)為是同義詞而不再加以區(qū)別。詞而不再加以區(qū)別。 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 XPS的的主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)是它能在是它能在不太高的真空度下不太高的真空度下進(jìn)行表面分析研究，這是其它方法都做不到進(jìn)行表面分析研究，這是其它方法都做不到的。當(dāng)用電子束激發(fā)時(shí)，如用的。當(dāng)用電子束激發(fā)時(shí)，如用AES法，必須法，必須使用超高真空，以防止樣品上形成碳的沉積使用超高真空

5、，以防止樣品上形成碳的沉積物而掩蓋被測(cè)表面。物而掩蓋被測(cè)表面。X射線比較柔和的特性射線比較柔和的特性使我們有可能在中等真空程度下對(duì)表面觀察使我們有可能在中等真空程度下對(duì)表面觀察若干小時(shí)而不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。若干小時(shí)而不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。此外，此外，化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)位移效應(yīng)也是也是XPS法不同于其它法不同于其它方法的另一特點(diǎn)，即采用直觀的化學(xué)認(rèn)識(shí)即方法的另一特點(diǎn)，即采用直觀的化學(xué)認(rèn)識(shí)即可解釋可解釋XPS中的化學(xué)位移，相比之下，在中的化學(xué)位移，相比之下，在AES中解釋起來(lái)就困難的多。中解釋起來(lái)就困難的多。 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 用用X射線照射固體時(shí)，由于光電效應(yīng)，原子的某一能級(jí)的電射線照射固體時(shí)，

6、由于光電效應(yīng)，原子的某一能級(jí)的電子被擊出物體之外，此電子稱為光電子。子被擊出物體之外，此電子稱為光電子。 如果如果X射線光子的能量為射線光子的能量為h，電子在該能級(jí)上的結(jié)合能為，電子在該能級(jí)上的結(jié)合能為Eb，射出固體后的動(dòng)能為射出固體后的動(dòng)能為Ec，則它們之間的關(guān)系為：，則它們之間的關(guān)系為： h=Eb+Ec+Ws 式中式中Ws為功函數(shù)，它表示固體中的束縛電子除克服個(gè)別原為功函數(shù)，它表示固體中的束縛電子除克服個(gè)別原子核對(duì)它的吸引外，還必須克服整個(gè)晶體對(duì)它的吸引才能逸子核對(duì)它的吸引外，還必須克服整個(gè)晶體對(duì)它的吸引才能逸出樣品表面，即電子逸出表面所做的功。上式可另表示為：出樣品表面，即電子逸出表面所

7、做的功。上式可另表示為： Ebh-Ec-Ws 可見(jiàn)，當(dāng)入射可見(jiàn)，當(dāng)入射X射線能量一定后，若測(cè)出功函數(shù)和電子的動(dòng)射線能量一定后，若測(cè)出功函數(shù)和電子的動(dòng)能，即可求出電子的結(jié)合能。由于只有表面處的光電子才能能，即可求出電子的結(jié)合能。由于只有表面處的光電子才能從固體中逸出，因而測(cè)得的電子結(jié)合能必然反應(yīng)了表面化學(xué)從固體中逸出，因而測(cè)得的電子結(jié)合能必然反應(yīng)了表面化學(xué)成份的情況。這正是光電子能譜儀的基本測(cè)試原理。成份的情況。這正是光電子能譜儀的基本測(cè)試原理。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義儀器組成儀器組成一臺(tái)一臺(tái)X射線光電子能譜儀射線光電子能譜儀(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱XPS能譜儀能譜儀)由由下列幾部分組成：真空室及與其相聯(lián)的抽

8、氣下列幾部分組成：真空室及與其相聯(lián)的抽氣系統(tǒng)；樣品引進(jìn)和操作系統(tǒng)；系統(tǒng)；樣品引進(jìn)和操作系統(tǒng)；X射線源；電射線源；電子能量分析器及與其相聯(lián)的輸入子能量分析器及與其相聯(lián)的輸入(或傳輸或傳輸)電電子光學(xué)透鏡系統(tǒng)；電子檢測(cè)系統(tǒng)及基于子光學(xué)透鏡系統(tǒng)；電子檢測(cè)系統(tǒng)及基于PC機(jī)機(jī)或工作站的服務(wù)性數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。或工作站的服務(wù)性數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。電子檢測(cè)系統(tǒng)及基于電子檢測(cè)系統(tǒng)及基于PC機(jī)或工作站的服務(wù)性機(jī)或工作站的服務(wù)性數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，兩者同時(shí)控制譜儀操作并提數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，兩者同時(shí)控制譜儀操作并提供處理數(shù)據(jù)的手段供處理數(shù)據(jù)的手段 。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義儀器組成儀器組成 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 圖圖14畫出了畫出

9、了X射線光電子能譜儀的基本組成射線光電子能譜儀的基本組成部分。譜儀的作用過(guò)程是：產(chǎn)生很強(qiáng)的部分。譜儀的作用過(guò)程是：產(chǎn)生很強(qiáng)的X射射線，照射樣品使內(nèi)層電子產(chǎn)生光致發(fā)射，把線，照射樣品使內(nèi)層電子產(chǎn)生光致發(fā)射，把發(fā)射的電子引入能量分析器，探測(cè)經(jīng)過(guò)能量發(fā)射的電子引入能量分析器，探測(cè)經(jīng)過(guò)能量分析的電子，并輸出一個(gè)與電子結(jié)合能呈函分析的電子，并輸出一個(gè)與電子結(jié)合能呈函數(shù)關(guān)系的信號(hào)。數(shù)關(guān)系的信號(hào)。現(xiàn)在許多商品儀器都具有上述功能，但是在現(xiàn)在許多商品儀器都具有上述功能，但是在光源、能量分析器和探測(cè)器的設(shè)計(jì)方面采取光源、能量分析器和探測(cè)器的設(shè)計(jì)方面采取的方式不同。的方式不同。 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義XPS與其他

10、方法相比較的優(yōu)點(diǎn)與其他方法相比較的優(yōu)點(diǎn)為了了解化學(xué)分析光電子能譜在哪些方面比為了了解化學(xué)分析光電子能譜在哪些方面比其它表面分析方法更為適用，要考慮到下面：其它表面分析方法更為適用，要考慮到下面： (1)非破壞性；非破壞性； (2)研究塑料和有機(jī)物表面的能力；研究塑料和有機(jī)物表面的能力； (3)控制探測(cè)深度的因素；控制探測(cè)深度的因素； (4)進(jìn)行應(yīng)用研究和基礎(chǔ)研究的真空條件；進(jìn)行應(yīng)用研究和基礎(chǔ)研究的真空條件； (5)化學(xué)位移效應(yīng)。化學(xué)位移效應(yīng)?，F(xiàn)就這些問(wèn)題討論如下，重點(diǎn)是比較化學(xué)分現(xiàn)就這些問(wèn)題討論如下，重點(diǎn)是比較化學(xué)分析光電子能譜法同其它方法的相同點(diǎn)和不同析光電子能譜法同其它方法的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)

11、。點(diǎn)。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 可以認(rèn)為化學(xué)分析光電子能譜法是一種非破可以認(rèn)為化學(xué)分析光電子能譜法是一種非破壞性的方法，因?yàn)橛脕?lái)激發(fā)光電子能譜的壞性的方法，因?yàn)橛脕?lái)激發(fā)光電子能譜的X射線束對(duì)多數(shù)材料沒(méi)有什么損壞，特別是同射線束對(duì)多數(shù)材料沒(méi)有什么損壞，特別是同那些靠離子或電子轟擊表面的分析方法相比那些靠離子或電子轟擊表面的分析方法相比更是如此。更是如此。因此對(duì)大多數(shù)樣品來(lái)說(shuō)，可以先在光電子能因此對(duì)大多數(shù)樣品來(lái)說(shuō)，可以先在光電子能譜儀中觀測(cè)，然后存放起來(lái)或用來(lái)進(jìn)行其它譜儀中觀測(cè)，然后存放起來(lái)或用來(lái)進(jìn)行其它分析檢驗(yàn)。雖然右些系統(tǒng)臺(tái)產(chǎn)生一定的光分分析檢驗(yàn)。雖然右些系統(tǒng)臺(tái)產(chǎn)生一定的光分佩但這種現(xiàn)象是相當(dāng)

12、罕見(jiàn)的，而且不會(huì)妨礙佩但這種現(xiàn)象是相當(dāng)罕見(jiàn)的，而且不會(huì)妨礙取得有用的數(shù)據(jù)。取得有用的數(shù)據(jù)。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 化學(xué)分析光電子能譜得到的信號(hào)源于樣品表面本身。化學(xué)分析光電子能譜得到的信號(hào)源于樣品表面本身。相反，低能離子散射譜相反，低能離子散射譜(ISS)是靠測(cè)定表面散射的物是靠測(cè)定表面散射的物質(zhì)，二次離子質(zhì)譜質(zhì)，二次離子質(zhì)譜(SIMS)和離子探針則靠測(cè)定表面和離子探針則靠測(cè)定表面濺射的物質(zhì)來(lái)進(jìn)行分析。這就意味著化學(xué)分析光電濺射的物質(zhì)來(lái)進(jìn)行分析。這就意味著化學(xué)分析光電子能譜不像離子散射和濺射那樣具有深度分析能力。子能譜不像離子散射和濺射那樣具有深度分析能力。這可以說(shuō)是一種優(yōu)點(diǎn)也可說(shuō)是缺點(diǎn)。這

13、可以說(shuō)是一種優(yōu)點(diǎn)也可說(shuō)是缺點(diǎn)。如果需要深度分布信息，那么最好是方法本身就具如果需要深度分布信息，那么最好是方法本身就具有深度分析能力。然而，如要測(cè)量產(chǎn)生微弱信號(hào)的有深度分析能力。然而，如要測(cè)量產(chǎn)生微弱信號(hào)的痕量物質(zhì)那么，在一個(gè)不隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間變化的表面痕量物質(zhì)那么，在一個(gè)不隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間變化的表面上能夠取得信號(hào)的平均值大概就是非常可貴的了。上能夠取得信號(hào)的平均值大概就是非常可貴的了。當(dāng)實(shí)在要求深度分布信息時(shí)，可以使用帶有濺射裝當(dāng)實(shí)在要求深度分布信息時(shí)，可以使用帶有濺射裝置的化學(xué)分析光電子能譜。為某一特殊應(yīng)用選擇實(shí)置的化學(xué)分析光電子能譜。為某一特殊應(yīng)用選擇實(shí)驗(yàn)方法時(shí)，總?？紤]由它們組合起來(lái)的一些折衷方驗(yàn)

14、方法時(shí)，總?？紤]由它們組合起來(lái)的一些折衷方案。案。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 能夠從塑料和有機(jī)物表面獲得詳細(xì)的化學(xué)信息是化能夠從塑料和有機(jī)物表面獲得詳細(xì)的化學(xué)信息是化學(xué)分析光電子能譜法的突出特點(diǎn)。電子轟擊技術(shù)學(xué)分析光電子能譜法的突出特點(diǎn)。電子轟擊技術(shù)(如如俄歇電子能譜法俄歇電子能譜法)在進(jìn)行分析時(shí)對(duì)塑料表面的破壞性在進(jìn)行分析時(shí)對(duì)塑料表面的破壞性顯得太大。離子散射和離子濺射法破壞性更大，而顯得太大。離子散射和離子濺射法破壞性更大，而且不能直接提供化學(xué)信息。在聚合材料中電子的平且不能直接提供化學(xué)信息。在聚合材料中電子的平均自由程為均自由程為40l00埃，所以表面靈敏度很高。從埃，所以表面靈敏度很高。

15、從聚合物表面獲得信息的其它通用方法聚合物表面獲得信息的其它通用方法如衰減全反如衰減全反射射(ATR)紅外譜紅外譜(紅外探測(cè)光的穿透深度在微米量級(jí)紅外探測(cè)光的穿透深度在微米量級(jí))，其表面靈敏度是無(wú)法與之相比的。其表面靈敏度是無(wú)法與之相比的。因此，對(duì)于研究聚合物的表面處理、測(cè)定與聚合物因此，對(duì)于研究聚合物的表面處理、測(cè)定與聚合物表面性能有關(guān)的表面化學(xué)組成來(lái)說(shuō)，化學(xué)分析光電表面性能有關(guān)的表面化學(xué)組成來(lái)說(shuō)，化學(xué)分析光電子能譜法是具有足夠表面靈敏度和特異性的唯一方子能譜法是具有足夠表面靈敏度和特異性的唯一方法。聚合物的表面處理在許多領(lǐng)域中法。聚合物的表面處理在許多領(lǐng)域中(比如果合材料比如果合材料的粘接、

16、風(fēng)燭、染色、印花等方面的粘接、風(fēng)燭、染色、印花等方面)都非常重要。都非常重要。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 在化學(xué)分橋光電子能譜中，探測(cè)深度是由樣在化學(xué)分橋光電子能譜中，探測(cè)深度是由樣品中電子的平均自由程品中電子的平均自由程(MFP)決定的。由于決定的。由于在俄歇電子能譜中探測(cè)深度也是由電子的平在俄歇電子能譜中探測(cè)深度也是由電子的平均自由程所控制，所以這兩種方法所研究的均自由程所控制，所以這兩種方法所研究的樣品深度實(shí)際上是一樣的。樣品深度實(shí)際上是一樣的。電子平均自由程是樣品成分和逃逸電子動(dòng)能電子平均自由程是樣品成分和逃逸電子動(dòng)能的函數(shù)，因此對(duì)光電子能譜的不同光電子的函數(shù)，因此對(duì)光電子能譜的不同光電

17、子峰來(lái)說(shuō)，有效樣品厚度可能不完全相同，為峰來(lái)說(shuō)，有效樣品厚度可能不完全相同，為了進(jìn)行仔細(xì)的定量研究，這個(gè)因素必須考慮。了進(jìn)行仔細(xì)的定量研究，這個(gè)因素必須考慮。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 化學(xué)分析光電子能譜的一個(gè)重要特點(diǎn)是它能在不太化學(xué)分析光電子能譜的一個(gè)重要特點(diǎn)是它能在不太高的真空度下進(jìn)行表面分析研究，這是所有其它方高的真空度下進(jìn)行表面分析研究，這是所有其它方法都做不到的。當(dāng)用電子束激發(fā)時(shí)，如用俄歇電子法都做不到的。當(dāng)用電子束激發(fā)時(shí)，如用俄歇電子能譜法，必須用超高真空，以防止樣品上形成碳的能譜法，必須用超高真空，以防止樣品上形成碳的沉積物而掩惹被測(cè)表面。沉積物而掩惹被測(cè)表面。X射線束比較柔和的特

18、點(diǎn)使我們有可能在中等真空射線束比較柔和的特點(diǎn)使我們有可能在中等真空皮下對(duì)表面觀察苦干小時(shí)，特別是當(dāng)真空成分有利皮下對(duì)表面觀察苦干小時(shí)，特別是當(dāng)真空成分有利時(shí)，例如使用離子泵或其它時(shí)，例如使用離子泵或其它“干抽干抽”時(shí)就是這種情時(shí)就是這種情況，當(dāng)然，原子尺度上清潔的金屬表面在況，當(dāng)然，原子尺度上清潔的金屬表面在109到到1010托以上的真空度下不能保持很長(zhǎng)時(shí)間，這也是事托以上的真空度下不能保持很長(zhǎng)時(shí)間，這也是事實(shí)，然而，大量的表面分析工作并不是在原子尺度實(shí)，然而，大量的表面分析工作并不是在原子尺度清桔的表面上進(jìn)行的，因此，化學(xué)分析光電子能譜清桔的表面上進(jìn)行的，因此，化學(xué)分析光電子能譜不需要超高真

19、空。不需要超高真空。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)位移效應(yīng)是化學(xué)位移效應(yīng)是X射線光電子能譜法不同于其它熟射線光電子能譜法不同于其它熟知的表面測(cè)試方法的另一特點(diǎn)?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)的變化和知的表面測(cè)試方法的另一特點(diǎn)?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)的變化和原子價(jià)態(tài)的變化都可以引起譜峰有規(guī)律的位移。原子價(jià)態(tài)的變化都可以引起譜峰有規(guī)律的位移?；瘜W(xué)位移在化學(xué)位移在XPS中是一種很有用的信息，通過(guò)對(duì)化中是一種很有用的信息，通過(guò)對(duì)化學(xué)位移的研究，可以了解原子的狀態(tài)，可能處于的學(xué)位移的研究，可以了解原子的狀態(tài)，可能處于的化學(xué)環(huán)境以及分子結(jié)構(gòu)等。化學(xué)環(huán)境以及分子結(jié)構(gòu)等。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)

20、位移現(xiàn)象可以用原子的靜電模型來(lái)解釋。內(nèi)層化學(xué)位移現(xiàn)象可以用原子的靜電模型來(lái)解釋。內(nèi)層電子一方面受到原子核強(qiáng)烈的庫(kù)侖作用而具有一定電子一方面受到原子核強(qiáng)烈的庫(kù)侖作用而具有一定的結(jié)合能，另一方面又受到外層電子的屏蔽作用。的結(jié)合能，另一方面又受到外層電子的屏蔽作用。當(dāng)外層電子密度減少時(shí)，屏蔽作用將減弱，內(nèi)層電當(dāng)外層電子密度減少時(shí)，屏蔽作用將減弱，內(nèi)層電子的結(jié)合能增加；反之則結(jié)合能將減少。子的結(jié)合能增加；反之則結(jié)合能將減少。因此當(dāng)被測(cè)原子的氧化態(tài)增加，或與電負(fù)性大的原因此當(dāng)被測(cè)原子的氧化態(tài)增加，或與電負(fù)性大的原子結(jié)合時(shí)，都導(dǎo)致其結(jié)合能的增加。由此可從被測(cè)子結(jié)合時(shí)，都導(dǎo)致其結(jié)合能的增加。由此可從被測(cè)原子

21、內(nèi)層電子結(jié)合能變化來(lái)了解其價(jià)態(tài)變化和所處原子內(nèi)層電子結(jié)合能變化來(lái)了解其價(jià)態(tài)變化和所處化學(xué)環(huán)境?；瘜W(xué)環(huán)境。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)位移效應(yīng) 一般地對(duì)有機(jī)物來(lái)說(shuō)，同樣的原子在具有強(qiáng)電負(fù)性一般地對(duì)有機(jī)物來(lái)說(shuō)，同樣的原子在具有強(qiáng)電負(fù)性的置換基團(tuán)中比在弱電負(fù)性基團(tuán)中可能會(huì)呈現(xiàn)出較的置換基團(tuán)中比在弱電負(fù)性基團(tuán)中可能會(huì)呈現(xiàn)出較大的結(jié)合能。同樣地，在無(wú)機(jī)化合物中不同電負(fù)性大的結(jié)合能。同樣地，在無(wú)機(jī)化合物中不同電負(fù)性基團(tuán)的置換作用也能引起化學(xué)位移的細(xì)微變化，而基團(tuán)的置換作用也能引起化學(xué)位移的細(xì)微變化，而且可用來(lái)研究表面物質(zhì)電子環(huán)境的詳細(xì)情況。且可用來(lái)研究表面物質(zhì)電子環(huán)境的詳細(xì)情況。對(duì)大多數(shù)的金屬

22、，其氧化時(shí)會(huì)出現(xiàn)向高結(jié)合能方向?qū)Υ蠖鄶?shù)的金屬，其氧化時(shí)會(huì)出現(xiàn)向高結(jié)合能方向的位移。在氧化狀態(tài)，化學(xué)位移的量級(jí)通常是每單的位移。在氧化狀態(tài)，化學(xué)位移的量級(jí)通常是每單位電荷移動(dòng)位電荷移動(dòng)1eV。因此，不能用來(lái)進(jìn)行化學(xué)分析外，。因此，不能用來(lái)進(jìn)行化學(xué)分析外，在大多數(shù)情況下，很容易通過(guò)化學(xué)位移來(lái)確定和識(shí)在大多數(shù)情況下，很容易通過(guò)化學(xué)位移來(lái)確定和識(shí)別表面存在的金屬氧化物。別表面存在的金屬氧化物。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義化學(xué)位移效應(yīng)化學(xué)位移效應(yīng)需指出的是，除了由于原子周圍的化學(xué)環(huán)境需指出的是，除了由于原子周圍的化學(xué)環(huán)境的改變引起光電子峰位移外，樣品的荷電效的改變引起光電子峰位移外，樣品的荷電效應(yīng)同樣會(huì)影響

23、譜峰位移，從而影響電子結(jié)合應(yīng)同樣會(huì)影響譜峰位移，從而影響電子結(jié)合能的正確測(cè)量。能的正確測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須注意并設(shè)法進(jìn)行校正。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須注意并設(shè)法進(jìn)行校正。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義應(yīng)用簡(jiǎn)介應(yīng)用簡(jiǎn)介XPS是當(dāng)代譜學(xué)領(lǐng)域中最活躍的分支之一，雖然只是當(dāng)代譜學(xué)領(lǐng)域中最活躍的分支之一，雖然只有十幾年的歷史，但其發(fā)展速度很快，在電子工業(yè)、有十幾年的歷史，但其發(fā)展速度很快，在電子工業(yè)、化學(xué)化工、能源、冶金、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境中得到了化學(xué)化工、能源、冶金、生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境中得到了廣泛應(yīng)用。除了可以根據(jù)測(cè)得的電子結(jié)合能確定樣廣泛應(yīng)用。除了可以根據(jù)測(cè)得的電子結(jié)合能確定樣品的化學(xué)成份外，品的化學(xué)成份外，XPS最重要的應(yīng)用在于

24、確定元素最重要的應(yīng)用在于確定元素的化合狀態(tài)。的化合狀態(tài)。當(dāng)元素處于化合物狀態(tài)時(shí)，與純?cè)叵啾?，電子的?dāng)元素處于化合物狀態(tài)時(shí)，與純?cè)叵啾?，電子的結(jié)合能有一些小的變化，稱為化學(xué)位移，表現(xiàn)在電結(jié)合能有一些小的變化，稱為化學(xué)位移，表現(xiàn)在電子能譜曲線上就是譜峰發(fā)生少量平移。測(cè)量化學(xué)位子能譜曲線上就是譜峰發(fā)生少量平移。測(cè)量化學(xué)位移，可以了解原子的狀態(tài)和化學(xué)鍵的情況。移，可以了解原子的狀態(tài)和化學(xué)鍵的情況。XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義XPS的應(yīng)用的應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析有機(jī)結(jié)構(gòu)分析有機(jī)結(jié)構(gòu)分析表面分析表面分析生物大分子結(jié)構(gòu)分析生物大分子結(jié)構(gòu)分析高分子結(jié)構(gòu)分析高分子結(jié)構(gòu)分析催化劑表面分析催化劑表面分析環(huán)境污染物結(jié)構(gòu)

25、分析環(huán)境污染物結(jié)構(gòu)分析定性分析定性分析元素組成與化學(xué)狀態(tài)的鑒元素組成與化學(xué)狀態(tài)的鑒定方法定方法伴峰的鑒別伴峰的鑒別混合物分析混合物分析XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義應(yīng)用簡(jiǎn)介應(yīng)用簡(jiǎn)介 XPS電子能譜曲線的橫坐標(biāo)是電子結(jié)合能，電子能譜曲線的橫坐標(biāo)是電子結(jié)合能，縱坐標(biāo)是光電子的測(cè)量強(qiáng)度（如下圖所示）?？v坐標(biāo)是光電子的測(cè)量強(qiáng)度（如下圖所示）?？梢愿鶕?jù)可以根據(jù)XPS電子結(jié)合能標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)對(duì)被分析電子結(jié)合能標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)對(duì)被分析元素進(jìn)行鑒定。元素進(jìn)行鑒定。 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 Surface Carbonate on Ni(100)XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 Surface Carbonat

26、e Decomposition on Ni(100)XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義合金材料表面薄膜的深度剖析合金材料表面薄膜的深度剖析 合金材料，由于它的應(yīng)用既廣泛又重要，因此其表面薄膜的合金材料，由于它的應(yīng)用既廣泛又重要，因此其表面薄膜的深度剖析研究特別引人重視近幾年來(lái)。國(guó)內(nèi)在這方面已有深度剖析研究特別引人重視近幾年來(lái)。國(guó)內(nèi)在這方面已有相當(dāng)數(shù)量的研究工作，如相當(dāng)數(shù)量的研究工作，如CuBe合金，合金，NiWMg和和NiMg合金，合金，Cr-NiMn合金，合金，NiCr合金，合金，NbNi-Fe和和MnCrNiFe合金，合金，A1GaB3合金。合金。FeCrNi合合金以及在鋼中注入金以及在鋼中注入N離

27、子和加入稀土原子等離子和加入稀土原子等 深度剖析不僅能給出元素的深度分布，同時(shí)也能給深度剖析不僅能給出元素的深度分布，同時(shí)也能給出某一元素的化學(xué)狀態(tài)隨深度變化的情況這種情出某一元素的化學(xué)狀態(tài)隨深度變化的情況這種情況能反映出一些鈍化膜主要成分的性質(zhì)與抗腐能力況能反映出一些鈍化膜主要成分的性質(zhì)與抗腐能力的關(guān)系的關(guān)系 下面以下面以A1Cu合金材料表畫鈍化膜的深度剖析研究為例，合金材料表畫鈍化膜的深度剖析研究為例，介紹一下介紹一下XPS深度剖析在合金材料表面膜深度剖析中的應(yīng)用深度剖析在合金材料表面膜深度剖析中的應(yīng)用.XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 XPS儀器及基礎(chǔ)分析講義 525530535540