x射線光電子能譜ppt課件-文庫吧資料
2025-05-08 00:01本頁面
【正文】 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發(fā)生的激發(fā)過程 . 當(dāng)原子的一個內(nèi)層電子被 X射線光電離而發(fā)射時 , 由于原子的有效電荷的突然變化導(dǎo)致一個外層電子躍遷到激發(fā)的束縛態(tài) . 外層電子的躍遷導(dǎo)致發(fā)射光電子動能減小 ,其結(jié)果是在譜圖主峰低動能側(cè)出現(xiàn)分立的伴峰 ,伴峰同主峰之間的能量差等于帶有一個內(nèi)層空穴的離子的基態(tài)同它的激發(fā)態(tài)之間的能量差 . 易出現(xiàn) shake up峰的情況： ※ 具有未充滿的 d,f軌道的過渡金屬化合 物和稀土化合物 ※ 具有不飽和側(cè)鏈或不飽和骨架的高聚物 ※ 某些具有共軛 ?電子體系的化合物 對于固體樣品， shake up峰通常會被能量損失峰掩蓋。 物理模型計算法： 影響因素多 ,誤差大 , 運用不多； 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 ,簡便快速 , 應(yīng)用廣泛。 對譜線強度作出定量解釋 。 X射線光電子能譜可分析除氫、氦以外的所有元素，測量深度為幾埃到幾十埃，對多組分樣品，元素的檢測限為 ％（原子分?jǐn)?shù)）。 ? 譜線的高結(jié)合能端（低動能端），由于發(fā)生非彈性散射的光電子較多，背景較強 X射線光電子能譜譜線強度反映原子的含量或相對濃度。 ? 顯然，自旋 軌道分裂形成的雙峰結(jié)構(gòu)情況有助于識別元素。 可從 B12中 180個不同原子中，檢測出其中的一個 Co原子 電負(fù)性 : O?S?H N1s結(jié)合能值 : NO2?SO2NH? N注意 ? 定性分析時一般利用元素的主峰 彈性散射峰或光電子峰 （該元素最強最尖銳的特征峰）。 在有機化合物的結(jié)構(gòu)分析上可分析除 H、 He以外的全周期表元素。對絕緣樣品應(yīng)進行精確的靜電荷電校正 。 化學(xué)態(tài)分析 XPS主要通過測定內(nèi)殼層電子能級的化學(xué)位移可以推知原子結(jié)合狀態(tài)和電子分布狀態(tài) 。 周期表中每個元素的電子層結(jié)構(gòu)是不同的 ， 所以每個元素可以用它的電子結(jié)合能來表征 。 通常是采集全譜或?qū)捵V掃描 。由此可從被測原子內(nèi)層電子結(jié)合能變化來了解其價態(tài)變化和所處化學(xué)環(huán)境。當(dāng)外層電子密度減少時，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。 譜峰的物理位移和化學(xué)位移 物理位移 ： 固體的熱效應(yīng)與表面荷電的作用引起的譜峰位移 化學(xué)位移 ： 原子所處化學(xué)環(huán)境的變化引起的譜峰位移 產(chǎn)生原因 ： 1)價態(tài)改變 ： 內(nèi)層電子受核電荷的庫侖力和荷外其他電子的屏蔽作用；電子結(jié)合能位移 ?Eb； 結(jié)合能隨氧化態(tài)增高而增加 ， 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 。 為了降低離子束的擇優(yōu)濺射效應(yīng)及基底效應(yīng) ， 應(yīng)提高濺射速率和降低每次濺射的時間 。 離子刻蝕深度剖析方法 為了提高深度分辯率 ， 一般應(yīng)采用間斷濺射的方式 。 。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11468101214O:ND (n m )在獲得大于 10nm的深度信息時，必須用離子轟擊，對物體進行剝離。這表明含氧的結(jié)構(gòu)富集于表面，而含氮的結(jié)構(gòu)則較多地存在于內(nèi)層。改變?nèi)肷浣?θ，可以得到不同深度的信息。 非破壞性深度剖析方法 變角 XPS技術(shù) –非損傷深度分析 d D ? e h? 取樣深度示意圖 取樣深度D?10nm 式中 d是光電子出射角與樣品法線夾角為 θ 時的信息深度； D是光電子出射角與樣品法線夾角為 0?時的信息深度。 3?經(jīng)常被認(rèn)為是 XPS的分析深度 （ 更確切的表達式為 3?cosθ ） 。 深度分析 擇優(yōu)濺射問題 損傷 離子濺射 應(yīng)注意 還原效應(yīng)問題 表面粗糙度問題 非損傷 改變電子發(fā)射角度 變角 XPS深度分析 前面討論的 BeerLambert方程 ， 已經(jīng)給出了分析深度依賴于電子的發(fā)射角 。 KE0ddI I e??在常規(guī)的 XPS分析中 ， 我們是分析來自相對于樣品表面 90?方向出射的電子 ， 在一張 XPS譜圖中 ， 無損的分析深度 ， 大約 65%的信號來自小于 λ 的深度內(nèi) ，85%的信號來自小于 2λ 的深度內(nèi) ， 95%的信號來自小于 3λ 的深度內(nèi) 。 對于給定的 n和 l， 裂距隨 n和 l的增加而減少 。這種分裂可以用內(nèi)量子數(shù) j來表示： 12j l m l? ? ? ?可見； 0 1 21 1 2 3 22 3 2 5 23 5 2 7 2ljljsjplfljd????????時 ， ；時 ， ， ；時 ， ， ；時 ， ， ；對應(yīng)每個 j的相對強度： 可以用２ j＋１表示 。 ? 1s / ? 2 s ≈20 重原子： 同殼層 ? 隨原子序數(shù)的增加而增大； 原子序數(shù) 殼層 最強線所在亞殼層（能級） 312 K 1s 1333 L 2p 3466 M 3d 6771 N 4d 7292 N 4f AlKα射線激發(fā)出的最強光電子線 光電子的能量分布曲線： 采用特定元素某一 X光譜線作為入射光 ，
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