X射線光電子能譜的用處

X射線光電子能譜的用處

X射線光電子能譜(簡稱XPS)是一種使用電子譜儀測量X-射線光子輻照時樣品表面所發(fā)射出的電子和俄歇電子能量分布的方法., 是重要的表面分析技術。它不僅能為化學研究提供分子結構和原子價態(tài)方面的信息，還能為電子材料研究提供各種化合物的元素組成、化學狀態(tài)、分子結構、等方面的信息。

XPS是一種典型的表面分析手段。其根本原因在于:盡管X射線可穿透樣品很深,但只有樣品接近表面的薄層發(fā)射出的光電子可逃逸出來。

XPS可用于定性分析以及半定量分析, 一般從XPS圖譜的峰位和峰形獲得樣品表面元素成分、化學態(tài)和分子結構等信息,從峰強可獲得樣品表面元素含量或濃度。

當一束光子輻照到樣品表面時，光子可以被樣品中某一元素的原子軌道上的電子所吸收，使得該電子脫離原子核的束縛，以一定的動能從原子內(nèi)部發(fā)射出來，變成自由的光電子,而原子本身則變成一個激發(fā)態(tài)的離子。對于特定的單色激發(fā)源和特定的原子軌道,光電子的能量是特征的。當固定激發(fā)源能量時,光子的能量僅與元素的種類和所電離激發(fā)的原子軌道有關。因此,我們可以根據(jù)光電子的結合能定性分析物質(zhì)的元素種類。

原子因所處化學環(huán)境不同,期層電子結合能會發(fā)生變化,這種變化在譜圖上表:現(xiàn)為譜峰的位移(化學位移)。

這種化學環(huán)境的不同可以是與原子相結合的元素種類或者數(shù)量不同,也可能是原子具有不同的化學價態(tài)。

對于一個化學成分未知的樣品,首先應作全譜掃描以初步判定表面的化學成分。全譜能量掃描范圍一般取0~1200 eV,因為幾乎所有元素的最強峰都在這一范圍之內(nèi)。

由于組成元素的光電子線和俄歇線的特征能量值具唯一性,與XPS標準譜圖手冊和數(shù)據(jù)庫的結合能進行對比,可以用來鑒別某特定元素的存在。

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