XPS能谱分析方法及原理课件.ppt
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- 关 键 词:
- XPS 谱分析 方法 原理 课件
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1、 XPS 的发展的发展 基本概念基本概念 XPS 的工作流程及原理的工作流程及原理 XPS谱线中伴峰的来源谱线中伴峰的来源 XPS谱图中伴峰的鉴别谱图中伴峰的鉴别 利用利用XPS谱图鉴别物质谱图鉴别物质 XPS的实验方法的实验方法 XPS谱图的解释步骤谱图的解释步骤 XPS 的特点的特点 XPS理论首先是由瑞典皇家科学院院士、乌普萨拉大学物理研究所所长 KSiebahn 教授创立的。 原名为化学分析电子能谱: ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)。 1954年研制成世界上第一台双聚焦磁场式光电子能谱仪。 XPS是一种对固体表面进行定
2、性、定量分析和结构鉴定的实用性很强的表面分析方法。 现今世界上关于XPS的刊物主要有: Journal of Electron Spectroscopy. Related Phenomena. 反应了原子(或离子)在入射粒子(一般为X-ray)作用下发射出来的电子的能量、强度、角分布等信息。原子外层电子从L层跃迁到K层产生的射线。 常见的X射线激发源有: 由光电过程的Einstein方程: h=Eb+1/2mv2,求出 :Eb= h-Ek。引入Fermi能级后,光电过程的能量关系如图所示:由图可知: Eb=h - Ek 而 Ek+ Ek+ p 知 Eb h -Ek- p ( p平均值约为4ev
3、) (其中,Ek为从样品出射光电子的动能;Ek为谱仪测量到的光电子的动能) 上式即为原子内层电子结合能公式。样品与谱仪间的接触电位差等于样品与谱仪的功能函数之差: 实际测量时,利用标准样品的基准谱线来校正被测谱线的结合能,称为内标法: 又称结合能位移,原子的内层电子结合能随原子周围化学环境变化的现象称为化学位移。影响化学位移的因素有: (如图所示)。 hEb EbEbE=0EkEkEk化学位移为: Eb= Ek原子在X-ray的作用下,内层电子得到能量 而发生电离成为自由电子(光电子)的现象。表示光离子化几率。与下列因素有关: 与原子中的四个量子数有关,其物理意义为: 自旋与轨道偶合产生能级分
4、裂: 在 0的各亚壳层将分裂成两个能级,XPS中出现双峰。光 源(X-ray)过滤窗样品室能量分析器检测器扫描和记录系统真空系统(1.3310-51.3310-8Pa)磁屏蔽系统(110-8T) 电离放出光电子X-ray样品能量分析器检测器(记录不同能量的电子数目)光电子产生过程:e-h(X-ray)多重电离过程(能量差为带有一个内层空穴离子基态的电离电位) A+h=(A2+)*+2e- 正常:Ek(2P)=h-Eb(2P) 振离:Ek(2P)=h-Eb(2P)+Eb(3d)在X-ray作用下内层电子发生电离而使外层电子跃迁到激发的束缚态导至发射光电子的动能减少。(能量差为带有一个内层空穴离子
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