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1、1.什么是“X射线光电子能谱Exit BeamsElectronsPtwtons (E-M Waves) ionsAlom s/MolecutesSurface Spectroscopies Incident Beam sElectronsPhotons (E-M Waves)IonsAtom sIMOtcu lesX射线光电子能谱（XPS，全称为X-ray Photoelectron Spectroscopy）是一种基于光电 效应的电子能谱，它是利用 X 射线光子激发出物质表面原子的内层电子，通过对这些 电子进行能量分析而获得的一种能谱。这种能谱最初是被用来进行化学分析，因此它还 有一个名称
2、，即化学分析电子能谱（ESCA，全称为Electron Spectroscopy for ChemicalAnalysis)XPS是由瑞典Uppsala大学的K. Siegbahn及其同事历经近20年的潜心研究于60年代 中期研制开发出的一种新型表面分析仪器和方法。鉴于K. Siegbahn教授对发展XPS领 域做出的重大贡献，他被授予1981年诺贝尔物理学奖。 另外，他也被我校化学物理系 聘为名誉教授 ；XPS 现象基于爱因斯坦于 1905年揭示的光电效应，爱因斯坦由于这方面的工作被授予 1921 年诺贝尔物理学奖；X射线是由德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad R?ntgen,
3、1845-1923)于1895年发现的， 他由此获得了1901 年首届诺贝尔物理学奖。2. XPS 中涉及的物理学原理2.1 X射线物理X 射线起源于轫致辐射,可被认为是光电效应的逆过程,既：电子损失动能=产生光子（X射线）因为原子的质量至少是电子质量的 2000 倍，我们可以把反冲原子的能量忽略不计。上图：X射线管示意图;Filament 1Filament 2FokusKuhiungAl Folie /node 2Anode 1 hv上图：现代商用薄的铝箔材料，厚度约为12型X射线源，X射线的出射窗采用很?m,它可以阻止 X 射线源中的散射电子的通过，同时还可滤去相当部分的轫致辐射所形成的
4、 X 射线本底。典型的 X 射线谱表现为在连续谱（白光 X 射线）上出现迭加的标识峰（特征 X 射线）， 其对应的波长表征着靶物质的特性。可以根据靶原子原子结构的量子描述来解释这些特 征 X 射线谱线。靶材不变时，改变加速电压V，则X射线连续谱的?max改变，但标识X射线频率 却不变；改变靶材时，加速电压 V 不变，特征 X 射线谱的峰位将发生改变，但 X 射线连续 谱的 ?max 不变。只呻$B,MoiiflchrDrnator在目前的商业化仪器中，XPS的靶材一般采用Al/Mg双阳极靶，这样可以根据分析需 要来进行选择，由Al靶产生的Al K?射线光子的能量为1486.6 eV，Mg K?
5、为1253.6 eV。 另外，还有选用Ti的K?射线作为光源，其光子能量为2040 eV；作为XPS的激发源，要求其具有光强强、单色性好的特点。X射线的单色性越高，谱 仪的能量分辨率也越高，因此，一般说来，高精度XPS系统中会自带一套单色光源， 比如，单色Al K?源；选择什么样的X射线作为光源取决于具体的分析对象，因此，不存在哪种光源好或不好的问题，实际操作中，经常会为了提高读谱的准确性，连续采用两种或两种以上光源的情况。2.2 光电效应tpPhotoeleklran (la)Lin Ln-0-00CW2rO-即竝%x00J2sprimares LochIn RunnprrilvcaijKo
6、1sFotgepra&ssfrX-tay flu-o MWFtinHiLiinl aI KixEindinf Era町声我】元素分辨 (1s, 2s, 2p etc.)双峰结构 双峰间的强度比取决于各自的简并度(2 j + 1),对p轨道电子而言，j=(l/2; 3/2); I = 1:2;3p1/2, 3p3/2XPS:化学位移 Chemical Shift (CS)由于原子所处的化学环境不同而引起的内层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱峰的位移，这一现象称为化学位移。化学位移的分析、测定，是 XPS 分析中的一项主要内容，是判定原子化合态的重要依 据。NOCHjDHBindungspart
7、ner Ladling vn C 罩blo ?o Pulmg-Lodyng qRAEcherr, kanri mehrere 烂就 betragen nd ist oft tfibaW&rt一次 Model):Lad ung?-Potentia-Mo 4$ll息酩鹼乙酯P 0 H H C1 s FCm0 Ct CH r 巾4E严E珥辄+工鱼匸Ehkq* /询坷/RererenzLadunPotentiatvuna uf Atom iumg e Liendn Punktl adunge n(間a0曰卩口扌丁巳“)变角 XPS(Angle resolved XPS)diDetectorDetect
8、orFor a2 Ai, 6 d.如1ArSurface,1D-indiRF.4. XPS 在现代科研工作中的地位及作用NiGnrirdn-： Cfir roticn.Ucy kBd.um *H；nir -rt;Cil hod as or阮 t+ LampPrj纠加i aFlotcit ini：- Drill wcofMcchiigCorrosion jcldativri Tr 申eg了F nisli.LOSjnf tic JoiningVvld i ng finlriering 卫 d|14岂iwpC出川严13P.nr?nacc Jti ttiJG PJjtlCS 捋血1住机宫 0 e ur
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