xps--電子能譜分析法(編輯修改稿)
2025-01-20 10:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不高； ?③對(duì)多數(shù)元素的探測(cè)靈敏度為原子摩爾分?jǐn)?shù)%~%； ?④電子束轟擊損傷和電荷積累問(wèn)題限制其在有機(jī)材料、生物樣品和某些陶瓷材料中的應(yīng)用； ?⑤對(duì)樣品要求高，表面必須清潔 (最好光滑 )等。 第二節(jié) X射線(xiàn)光電子能譜法 ? X射線(xiàn)光電子能譜法（ XPS），因最初以化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用為主要目標(biāo)，故又稱(chēng)為 化學(xué)分析用電子能譜法（ ESCA） 。 ?技術(shù)基礎(chǔ)： X射線(xiàn)激發(fā)物質(zhì)光電離、光電子發(fā)射過(guò)程及其能量關(guān)系等見(jiàn)第二章。 一、基本原理 ?能譜中表征樣品芯層電子結(jié)合能的一系列光電子譜峰稱(chēng)為 元素的特征峰 。 Ag的光電子能譜圖（ MgK?激發(fā)） 1．化學(xué)位移 ? 因原子所處化學(xué)環(huán)境不同，使原子芯層電子結(jié)合能發(fā)生變化，則 X射線(xiàn)光電子譜譜峰位置發(fā)生移動(dòng)，稱(chēng)之為 譜峰的化學(xué)位移 。 ? 圖 137所示為帶有氧化物鈍化層的 Al的 2p光電子能譜圖 ? 由圖可知， 原子價(jià)態(tài)的變化導(dǎo)致 A1的 2p峰位移 。 圖 137 Al的 2p電子能譜的化學(xué)位移 物理位移 ?由于固體的熱效應(yīng)與表面荷電效應(yīng)等物理因素引起電子結(jié)合能改變，從而導(dǎo)致光電子譜峰位移，此稱(chēng)之為 物理位移 。 ?在應(yīng)用 X射線(xiàn)光電子譜進(jìn)行化學(xué)分析時(shí)，應(yīng)盡量避免或消除物理位移 。 2．伴峰與譜峰分裂 ?能譜中出現(xiàn)的非光電子峰稱(chēng)為 伴峰 。 ?如光電子 (從產(chǎn)生處向表面 )輸遠(yuǎn)過(guò)程中因非彈性散射 (損失能量 )而產(chǎn)生的能量損失峰，X射線(xiàn)源 (如 Mg靶的 K?1與 K?2雙線(xiàn) )的強(qiáng)伴線(xiàn)(Mg靶的 K?3與 K?4等 )產(chǎn)生的伴峰，俄歇電子峰等。 譜峰分裂 ? 能譜峰分裂有多重態(tài)分裂與自旋 軌道分裂等。 ? 如果原子、分子或離子價(jià) (殼 )層有未成對(duì)電子存在，則內(nèi)層芯能級(jí)電離后會(huì)發(fā)生能級(jí)分裂從而導(dǎo)致光電子譜峰分裂，稱(chēng)之為 多重分裂 。 ? 圖 138所示為 O2分子 X射線(xiàn)光電子譜多重分裂。電離前O2分子價(jià)殼層有兩個(gè)未成對(duì)電子，內(nèi)層能級(jí) (O1s)電離后譜峰發(fā)生分裂 (即多重分裂 )，分裂間隔為 。 圖 138 氧分子 O1s多重分裂 (a)氧原子 O1s峰； (b)氧分子中 O1s峰分裂 自旋 軌道分裂 ? 一個(gè)處于基態(tài)的閉殼層 (閉殼層指不存在未成對(duì)電子的電子殼層 )原子光電離后，生成的離子中必有一個(gè)未成對(duì)電子。若此未成對(duì)電子角量子數(shù) l＞ 0，則必然會(huì)產(chǎn)生自旋 軌道偶合 (相互作用 )，使未考慮此作用時(shí)的能級(jí)發(fā)生能級(jí)分裂 (對(duì)應(yīng)于內(nèi)量子數(shù) j的取值 j＝ l+1/2和 j＝ l1/2形成雙層能級(jí) )，從而導(dǎo)致光電子譜峰分裂；此稱(chēng)為 自旋 軌道分裂 。 ? 圖 28所示 Ag的光電子譜峰圖除 3S峰外，其余各峰均發(fā)生自旋 軌道分裂，表現(xiàn)為雙峰結(jié)構(gòu)(如 3P1/2與 3P3/2)。 圖 28 Ag的光電子能譜圖（ Mg K?激發(fā)） 二、 X射線(xiàn)光電子能譜儀 ?主要組成部分： X光源 (激發(fā)源 )， 樣品室 ， 電子能量分析器 和 信息放大、記錄 (顯示 )系統(tǒng) 等組成。 圖 139 (X射線(xiàn) )光電子能譜儀方框圖 三、 X射線(xiàn)光電子能譜分析與應(yīng)用 ? 1．元素 (及其化學(xué)狀態(tài) )定性分析 ? 方法：以實(shí)測(cè)光電子譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相對(duì)照，根據(jù)元素特征峰位置 (及其化學(xué)位移 )確定樣品 (固態(tài)樣品表面 )中存在哪些元素 (及這些元素存在于何種化合物中 )。 ? 常用 P
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