x射線光電子能譜ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-29 00:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 而增加 ， 化學(xué)位移增大； 2)電負(fù)性： 三氟乙酸乙酯中碳元素的結(jié)合能隨與碳相連接的元素的電負(fù)性增加而增加 。 三氟乙酸乙酯 電負(fù)性： FOCH 4個(gè)碳元素所處化學(xué)環(huán)境不同； 化學(xué)位移現(xiàn)象的解釋 : 內(nèi)層電子一方面受到原子核的庫侖作用而具有一定的結(jié)合能，另一方面又受到外層電子的屏蔽作用。當(dāng)外層電子密度減少時(shí)，屏蔽作用將減弱，內(nèi)層電子的結(jié)合能增加；反之則結(jié)合能將減少。 因此當(dāng)被測(cè)原子的氧化價(jià)態(tài)增加，或與電負(fù)性大的原子結(jié)合時(shí)，都導(dǎo)致其結(jié)合能的增加。由此可從被測(cè)原子內(nèi)層電子結(jié)合能變化來了解其價(jià)態(tài)變化和所處化學(xué)環(huán)境。 化學(xué)位移的影響因素 定性分析 對(duì)所研究的樣品的表面化學(xué)分析的第一步是識(shí)別所含元素 。 通常是采集全譜或?qū)捵V掃描 。 范圍一般選擇 01200eV。 周期表中每個(gè)元素的電子層結(jié)構(gòu)是不同的 ， 所以每個(gè)元素可以用它的電子結(jié)合能來表征 。 對(duì)于同一個(gè)能級(jí) ， 不同元素具有不同的電子結(jié)合能 ， 根據(jù)光電子譜峰的位置 ， 就能鑒定樣品中某種元素的存在 。 化學(xué)態(tài)分析 XPS主要通過測(cè)定內(nèi)殼層電子能級(jí)的化學(xué)位移可以推知原子結(jié)合狀態(tài)和電子分布狀態(tài) 。 化學(xué)態(tài)的分析主要依賴譜線能量的精確測(cè)定 。對(duì)絕緣樣品應(yīng)進(jìn)行精確的靜電荷電校正 。 除惰性氣體元素與少數(shù)位移較小的元素外，大部分元素的單質(zhì)態(tài)、氧化態(tài)與還原態(tài)之間都有明顯的化學(xué)位移，如 C1s：TiC()，石墨 ()，CO2()。 在有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)分析上可分析除 H、 He以外的全周期表元素。 在能譜圖中出現(xiàn)特征譜線 .我們可以根據(jù)這些譜峰的位置 （結(jié)合能） 來鑒定元素的種類 。 可從 B12中 180個(gè)不同原子中，檢測(cè)出其中的一個(gè) Co原子 電負(fù)性 : O?S?H N1s結(jié)合能值 : NO2?SO2NH? N注意 ? 定性分析時(shí)一般利用元素的主峰 彈性散射峰或光電子峰 （該元素最強(qiáng)最尖銳的特征峰）。 ? 定性分析時(shí)，必須注意識(shí)別伴峰和雜質(zhì)、污染峰 (如樣品被 CO水分和塵埃等沾污，譜圖中出現(xiàn) C、 O、Si等的特征峰 )。 ? 顯然，自旋 軌道分裂形成的雙峰結(jié)構(gòu)情況有助于識(shí)別元素。特別是當(dāng)樣品中含量少的元素的主峰與含量多的另一元素非主峰相重疊時(shí)，雙峰結(jié)構(gòu)是識(shí)別元素的重要依據(jù)。 ? 譜線的高結(jié)合能端（低動(dòng)能端），由于發(fā)生非彈性散射的光電子較多，背景較強(qiáng) X射線光電子能譜譜線強(qiáng)度反映原子的含量或相對(duì)濃度。測(cè)定譜線強(qiáng)度便可進(jìn)行 定量分析 。 X射線光電子能譜可分析除氫、氦以外的所有元素，測(cè)量深度為幾埃到幾十埃，對(duì)多組分樣品，元素的檢測(cè)限為 ％（原子分?jǐn)?shù)）。 定量分析 在表面分析研究中我們不僅需要定性地確定試樣的元素種類及其化學(xué)狀態(tài) ， 而且希望能測(cè)得它們的含量 。 對(duì)譜線強(qiáng)度作出定量解釋 。 XPS定量分析的關(guān)鍵是要把所觀測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)變成元素的含量 ， 即將譜峰面積轉(zhuǎn)變成相應(yīng)元素的含量 。 物理模型計(jì)算法： 影響因素多 ,誤差大 , 運(yùn)用不多； 標(biāo)準(zhǔn)樣品法： 正確度較好 ,標(biāo)樣難制備 ,應(yīng)用有局限性； 靈敏度因子法： 誤差較大 ,簡(jiǎn)便快速 , 應(yīng)用廣泛。－－ 一般是半定量分析 靈敏度因子法 對(duì)于表面均勻的樣品，特定譜峰中光電子計(jì)數(shù)為 : —樣品單位體積中所含被測(cè)元素的原子數(shù)（原子數(shù) /cm3） — X射線通量（光子數(shù) /cm2?秒） —測(cè)定的原子軌道光電離截面（ cm2） —和入射光子與檢測(cè)光電子之間夾角有關(guān)的效率因子 —光電離過程中產(chǎn)生所測(cè)定光電子能量的光電子數(shù)效率（光電子數(shù) /光子） —樣品中光電子平均自由程（ ?） —采樣面積（ cm2） —檢測(cè)從樣品中發(fā)射的光電子的效率 I n f y A T? ? ??nf??y?AT —元素靈敏度因子， 也叫原子靈敏度因子 IInf y A T S?? ???S各元素的相對(duì)含量 進(jìn)一步可得 i樣品所含的某種元素 x待測(cè)元素 CxX元素在樣品中所占的原子分?jǐn)?shù) 1 1 12 2 2//n I Sn I S?//x x xxi i iiin I SCn I S????影響定量分析的因素很多 ,如 :樣品表面組分不均勻 ,表面污染 ,化學(xué)狀態(tài)不同對(duì)光電離截面的影響等 ,所以誤差一般較大 。 只要測(cè)得各元素特征譜線的強(qiáng)度 (常用峰面積 ),再利用相應(yīng)的元素靈敏度因子 ,便可得到相對(duì)濃度 . 有機(jī)官能團(tuán)定量分析 可以判別不同化學(xué)環(huán)境的同種原子 ,并測(cè)定它們的相對(duì)含量 樣品 1,2,4,5苯甲四酸 1,2苯甲二酸 苯甲酸 兩個(gè) C1s峰 表明有兩種碳原子 高結(jié)合能 羧基碳 低結(jié)合能 苯環(huán)碳 兩峰峰面積比 羧基碳與苯環(huán)碳 原子個(gè)數(shù)比 4:6 2:6 1:6 可估算苯環(huán)上取代基的數(shù)目 光電子特征峰伴峰 (1) 振激 ( Shake up ) (2) 振離 ( Shake off ) (3) 能量損失 ( Energy loss ) (4) X射線伴峰 (Xray satellites ) (5) 多重分裂 (Multiplet splitting ) (6) 俄歇電子 (Auger electron ) (7) 鬼線 (Ghost line) (1) 振激譜線 ( Shake up )是一種與光電離過程同時(shí)發(fā)生的激發(fā)過程 . 當(dāng)原子的一個(gè)內(nèi)層電子被 X射線光電離而發(fā)射時(shí) ,
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