X射线光电子能谱仪工作原理
X射线光电子能谱仪工作原理
X射线光电子能谱技术(XPS)是电子材料与元器件显微分析中的一种先进分析技术，而且是和俄歇电子能谱技术(AES)常常配合使用的分析技术。由于它可以比俄歇电子能谱技术更准确地测量原子的内层电子束缚能及其化学位移，所以它不但为化学研究提供分子结构和原子价态方面的信息，还能为电子材料研究提供各种化合物的元素组成和含量、 化学状态、分子结构、化学键方面的信息。
它在分析电子材料时，不但可提供总体方面的化学信息，还能给出表面、微小区域和深度分布方面的信息。 另外，因为入射到样品表面的X射线束是一种光子束，所以对样品的破坏性非常小，这一点对分析有机材料和高分子材料非常有利。
X射线光电子能谱仪基本原理
X射线光子的能量在1000～1500 ev之间，不仅可使分子的价电子电离而且也可以把内层电子激发出来，内层电子的能级受分子环境的影响很小。同一原子的内层电子结合能在不同分子中相差很小，故它是特征的。光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进行分析的实验技术称为光电子能谱。
XPS的原理是用X射线去辐射样品，使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。被光子激发出来的电子称为光电子。可以测量光电子的能量，以光电子的动能/束缚能(binding energy，Eb=hv光能量-Ek动能-w功函数)为横坐标，相对强度(脉冲/s)为纵坐标可做出光电子能谱图。从而获得试样有关信息。X射线光电子能谱因对化学分析最有用，因此被称为化学分析用电子能谱。
X射线光电子能谱仪特点
XPS作为一种现代分析方法，具有如下特点：
(1) 可以分析除H和He以外的所有元素，对所有元素的灵敏度具有相同的数量级。
(2) 相邻元素的同种能级的谱线相隔较远，相互干扰较少，元素定性的标识性强。
(3) 能够观测化学位移。化学位移同原子氧化态、原子电荷和官能团有关。化学位移信息是XPS用作结构分析和化学键研究的基础。
(4) 可作定量分析。既可测定元素的相对浓度，又可测定相同元素的不同氧化态的相对浓度。
(5) 是一种高灵敏超微量表面分析技术。样品分析的深度约2 nm，信号来自表面几个原子层，样品量可少至10-8g，绝对灵敏度可达10-18g。
X射线光电子能谱仪应用
对固体样品的元素成分进行定性、定量或半定量及价态分析。 固体样品表面的组成、化学状态分析，广泛应用于元素分析、多相研究、化合物结构鉴定、富集法微量元素分析、元素价态鉴定。此外在对氧化、腐蚀、摩擦、润滑、燃烧、粘接、催化、包覆等微观机理研究;污染化学、尘埃粒子研究等的环保测定;分子生物化学以及三维剖析如界面及过渡层的研究等方面有所应用。
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