x射線光電子譜(xps)x-rayphotoelectr(已修改)
2025-02-15 03:37 本頁面
【正文】 X射線光電子譜 (XPS)Xray Photoelectron SpectroscopyQingYu ZhangState Key Laboratory for Materials Modification by Laser, Ion and Electron BeamsXPS ?? 引言216。 X射線光電子譜是重要的表面分析技術之一。它不僅能探測表面的化學組成，而且可以確定各元素的化學狀態(tài)，因此，在化學、材料科學及表面科學中得以廣泛地應用。216。 X射線光電子能譜是瑞典 Uppsala大學 其同事經(jīng)過近 20年的潛心研究而建立的一種分析方法。他們發(fā)現(xiàn)了內層電子結合能的位移現(xiàn)象，解決了電子能量分析等技術問題，測定了元素周期表中各元素軌道結合能，并成功地應用于許多實際的化學體系。XPS ?? 引言能譜 (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)，簡稱為 “ESCA”，這一稱謂仍在分析領域內廣泛使用。216。隨著科學技術的發(fā)展， XPS也在不斷地完善。目前，已開發(fā)出的小面積 X射線光電子能譜，大大提高了 XPS的空間分辨能力。 XPS ?? 光電效應 v光電效應?Corelevelsh?ValancebandEFEVBindingEnergyKiicEnergy CharacteristicPhotoelectron216。 Corelevelelectronsareejectedbythexrayradiation216。 The.oftheemittedelectronsisdependenton: Incidentenergy Instrumentworkfunction ElementbindingenergyXPS ?? 光電效應v光電效應根據(jù) Einstein的能量關系式有： h?=EB+EK其中 ?為光子的頻率， EB是內層電子的軌道結合能， EK是被入射光子所激發(fā)出的光電子的動能。實際的 X射線光電子能譜儀中的能量關系。即其中為真空能級算起的結合能 ?SP和 ?S分別是譜儀和樣品的功函數(shù) XPS ?? 光電效應v光電效應EBV與以 Fermi能級算起的結合能 EBF間有 因此有： XPS ?? X射線光電子譜儀 vX射線光電子譜儀XPS ?? X射線光電子譜儀vX射線光電子譜儀216。X射線源是用于產生具有一定能量的 X射線的裝置，在目前的商品儀器中，一般以 Al/Mg雙陽極 X射線源最為常見。 XPS ?? X射線光電子譜儀vX射線光電子譜儀X射線Mg靶 Al靶能量 (eV) 相對強度 能量 (eV) 相對強度K?1 K?2 K?’ K?3 K?4 K?5 K?6 K? XPS ?? X射線光電子譜儀vX射線光電子譜儀216。 作為 X射線光電子譜儀的激發(fā)源，希望其強度大、單色性好。216。 同步輻射源是十分理想的激發(fā)源，具有良好的單色性，且可提供 10 eV~10 keV連續(xù)可調的偏振光。216。 在一般的 X射線光電子譜儀中，沒有 X射線單色器，只是用一很薄 (1~2?m)的鋁箔窗將樣品和激發(fā)源分開，以防止 X射線源中的散射電子進入樣品室，同時可濾去相當部分的軔致輻射所形成的 X射線本底。XPS ?? X射線光電子譜儀vX射線光電子譜儀216。 將 X射線用石英晶體的 (1010)面沿 Bragg反射方向衍射后便可使 X射線單色化。 X射線的單色性越高，譜儀的能量分辨率也越高。216。 除在一般的分析中人們所經(jīng)常使用的 Al/Mg雙陽極 X射線源外，人們?yōu)槟承┨厥獾难芯磕康?，還經(jīng)常選用一些其他陽極材料作為激發(fā)源。216。 半峰高寬是評定某種 X射線單色性好壞的一個重要指標。 XPS ?? X射線光電子譜儀vX射線光電子譜儀射 線能 量半峰高寬(eV)Y M? Zr M? Na K? Mg K? Al K? Si K? Ti K?1 4511 Cr K?1 5415 Cu K?1 8048 XPS ?? X射線光電子譜基本原理 vX射線光電子譜基本原理216。X射線光電子能譜的理論依據(jù)就是 Einstein的光電子發(fā)射公式，在實際的 X射線光電子譜分析中，不僅用 XPS測定軌道電子結合能，還經(jīng)常用量子化學方法進行計算，并將二者進行比較。 XPS ?? X射線光電子譜基本原理v突然近似 216。體系受激出射光電子后，原穩(wěn)定的電子結構受到破壞，這時體系處于何種狀態(tài)、如何求解狀態(tài)波函數(shù)及本征值遇到了很大的理論處理困難。突然近似認為，電離后的體系同電離前相比，除了某一軌道被打出一個電子外，其余軌道電子的運動狀態(tài)不發(fā)生變化而處于某一種 “凍結狀態(tài) ”。 XPS ?? X射線光電子譜基本原理v突然近似 216。按照這個假設前提， Koopmans認為軌道電子的結合能在數(shù)值上等于中性體系該軌道自洽單電子波函數(shù)的本征值的負值，即 其中：表示用自洽場方法求得的 ESCF(n, l, j)軌道電子能量的本征值， n, l, j為軌道的三個量子數(shù)。表示 EaSCF用Koopmans定理確定的 (n, l, j)軌道電子結合能。 XPS ?? X射線光電子譜基本原理v突然近似 216。Koopmans定理使某軌道電子結合能 EB的求取變成計算該軌道電子波函數(shù)本征值而與終
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1