XPS理論知識(shí)介紹

XPS基本基本概念和原理

  XPS是基于光電效應(yīng)來(lái)進(jìn)行表面分析的。如圖1所示，用能量為hν的特征X射線照射待測(cè)樣品表面，光子將其全部能量轉(zhuǎn)移給原子或分子中的束縛電子;由于X射線能量較高，主要是原子內(nèi)層軌道上的電子被電離成自由電子。通過(guò)能量分析器和光電倍增管檢測(cè)出射電子的能量及數(shù)量，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電發(fā)射方程(Ek=hν－EB，其中:Ek為出射電子的動(dòng)能;EB為樣品中電子的結(jié)合能;hν為入射光子的能量)即可計(jì)算出樣品的結(jié)合能。以被測(cè)電子的動(dòng)能或結(jié)合能為橫坐標(biāo)，出射電子的數(shù)目為縱坐標(biāo)即可繪制出被測(cè)樣品的X射線光電子能譜圖

(1）光電效應(yīng)(photoelectron effect)

(2）結(jié)合能
將特定能級(jí)上的電子移到固體費(fèi)米能級(jí)或移到自由原子或分子的真空能級(jí)所需消耗的能量。

(3）化學(xué)位移
化學(xué)位移的定義：由于原子所處的化學(xué)環(huán)境不同（與之相結(jié)合的元素種類和數(shù)量以及原子的化學(xué)價(jià)態(tài)）而引起的內(nèi)層電子結(jié)合能的變化。 化學(xué)位移是判定原子化合態(tài)的重要依據(jù)，影響化學(xué)位移的因素有是原子的初態(tài)效應(yīng)和終態(tài)效應(yīng)。

2、光電子能譜分析方法

1）定性分析
譜線類型的確定：
①光電子譜線 ：光電子譜線的特點(diǎn)是一般情況下比較窄而且對(duì)稱；

②X射線的伴峰：一般情況下由于X射線源并非完全單一引起， 同時(shí)區(qū)別Auger電子峰和X射線光電子峰；
③ Auger譜線：由于Auger電子的動(dòng)能是固定的，X射線光電子的結(jié)合能是固定的，因此，可以通過(guò)改變激發(fā)源(如Al/Mg雙陽(yáng)極X射線源、 Mg陽(yáng)極X射線源)觀察伴峰位置的改變與否來(lái)確定；

④ X射線“鬼峰”：由于X射源的陽(yáng)極可能不純或被污染，則產(chǎn)生的X射線不純。 “鬼峰”為非陽(yáng)極材料X射線所激發(fā)出的光電子譜線；

⑤能量損失峰：光電子在離開(kāi)樣品表面的過(guò)程中有可能與表面的其它電子相互作用而損失一定的能量，從而在XPS低動(dòng)能側(cè)出現(xiàn)一些伴峰，即能量損失峰；

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