X射线光电子能谱分析

X射线光电子能谱分析内容摘要：

X射线光电子能谱分析 对材料外层 (O>C>电子能谱仪的结构电子能谱仪主要由 激发源 、 电子能量分析器 、探测电子的 监测器 和 真空系统 等几个部分组成。 电子能谱仪实验技术电子能谱仪通常采用的 激发源 有三种： 真空紫外灯 和 电子枪。 商品谱仪中将这些激发源组装在同一个样品室中，成为一个多种功能的综合能谱仪。 电子能谱仪实验技术 0001500射线源，能激发内层电子。 各种元素内层电子的结合能是有特征性的，因此可以用来鉴别化学元素； 641与 能使原子的价电子电离，用于研究价电子和能带结构的特征。 用电子作激发源，因为电子激发得到的俄歇电子谱强度较大。 电子能谱仪实验技术1射线激发源射线源主要由灯丝、栅极和阳极靶构成。 要指标 是 强度 和 线宽 ，一般采用 K线，因为它是 重要的两个 线 . 电子能谱仪实验技术双阳极 示意图要获得高分辨谱图和减少伴峰的干扰，可以采用射线单色器来实现。 即用球面弯曲的石英晶体制成，能够使来自 焦”，从而去掉伴线等，并降低能量宽度，提高谱仪的分辨率。 电子能谱仪实验技术2. 电子能量分析器（ 1）作用：探测样品发射出来的不同能量电子的相对强度。 它必须在高真空条件下工作，压力要低于 10便尽量减少电子与分析器中残余气体分子碰撞的几率。 （ 2）电子能谱仪实验技术 半球型电子能量分析器改变两球面间的电位差，不同能量的电子依次通过分析器，分辨率高；电子能谱仪实验技术 分辨率 0 0/分辨率 )2/(/ 2 电子能谱仪实验技术 筒镜式电子能量分析器同轴圆筒，外筒接负压、内筒接地，两筒之间形成静电场；灵敏度高、分辨率低；电子能谱仪实验技术3. 检测器用电子倍增器检测电子数目。 电子倍增器是一种采用连续倍增电极表面的静电器件，内壁具有二次发射性能。 电子进入器件后在通道内连续倍增，增益可达 电子能谱仪实验技术1、减少电子在运动过程中同残留气体分子发生碰撞而损失信号强度。 2、降低活性残余气体的分压。 因在记录谱图所必需的时间内，残留气体会吸附到样品表面上，甚至有可能和样品发生化学反应，从而影响电子从样品表面上发射并产生外来干扰谱线。 2980秒； 能或结合能，单位是 般以结合能为横坐标。 纵坐标：相对强度（ 结合能为横坐标的优点 ：结合能比动能更能反应电子的壳层结构（能级结构）， 电子能谱仪实验技术2. 谱峰、背底或伴峰（ 1） 谱峰 ： 发出的弹性散射的光电子形成的谱峰，谱峰明显而尖锐。 （ 2） 背底或伴峰 ：如光电子 (从产生处向表面 )输送过程中因非弹性散射 (损失能量 )而产生的能量损失峰， 歇电子峰等。 电子能谱仪实验技术3） 背底峰的特点在谱图中随着结合能的增加，背底电子的强度逐渐上升。 电子能谱仪实验技术3. 1）主量子数小的壳层的峰比主量子数大的峰强；（ 2）同一壳层，角量子数大者峰强；（ 3） n和 静电效应在样品测试过程中，光电子不断从表面发射，造成表面电子“亏空”，对金属样品，通过传导来补偿。 对绝缘体，会在表面带正电，导致光电子的动能降低，结合能升高。 严重时可偏离达 10几个电子伏特，一般情况下都偏高 35个电子伏特。 这种现象称为“静电效应 ”，也称为“荷电效应”。 电子能谱仪实验技术2. 校正方法(1) 外标法（最常用）C 1284.6 实验前后各扫一次 C 1平均值。 （ 2） 内标法以相同环境化学基团中电子的结合能为内标；决定相对化学位移，而不是绝对的结合能（ 3）10. 定性分析（ 1） 先找出 （ 2）找出主峰位置，注意自旋双峰，如 ， 3/2；， 5/2； ， ，并注意两峰的强度比（ 3）电子能谱仪实验技术2. 定量分析假定在分析的体积内样品是均匀的，则这种从特定的谱线中所得到的光电子数可用谱线包括的面积 I 表示，则 元素的原子密度 为：查两种元素的浓度 比：221121/电子能谱仪实验技术对 多种元素中的某一元素浓度 ：注意：（ 1）不适用非均匀样品；（ 2）对过渡金属，不同的化学状态有不同的原子灵敏度因子；（ 3）上式的误差 10面元素全分析1. 表面元素全分析的目的了解样品表面的 元素组成 ，考察谱线之间 是否存在相互干扰 ，并 为获取窄区谱（高分辨谱）提供能量设置范围 的依据。 射线光电子能谱的应用2. 方法（ 1）对样品进行快速扫描，获取全谱；（ 2）对谱图中各谱线的结合能进行能量校正；（ 3）校正后的结合能和标准数据（或谱线）对照，确定各谱线的归属，即确定各谱线代表的元素。 射线光电子能谱的应用图 7氧化钛涂层玻璃试样的 方法（ 1）以全分析谱作为基础，由其确定扫描的能量范围。 （ 2）与全谱相比，它的扫描时间长，通过的能量小，扫描步长也小，这样有利于提高测试的分辨率。 射线光电子能谱的应用2. 用途（ 1）离子价态分析方法做试样的 同时做试样和某一价态的纯化合物的 后对比谱图的相似性。 例子： 射线光电子能谱的应用表明铜红玻璃试样中铜为。 射线光电子能谱的应用R o o m TC a l c i n e dR e d u c e dR e a c t i n i ng e ne r e of u/射线光电子能谱的应用（ 2）元素不同离子价态比例 方法对试样做 到窄区谱。 若谱峰不规则，则对谱线进行拟合，得到不同价态元素的谱线；谱峰解叠对不同价态的谱峰分别积分得到谱峰面积；查各价态的灵敏度因子，利用公式求各价态的比例。 射线光电子能谱的应用例子：确定二氧化钛膜中 +4价和 +3价 的比例。 射线光电子能谱的应用（ 3） 材料表面不同元素之间的定量方法 对试样做 到窄区谱。 根据峰面积和灵敏度因子，利用公式计算各元素的相对含量。 例子（课本 能陶瓷中 射线光电子能谱的应用（ 4）化学结构分析依据：原子的化学环境与化学位移之间的关系；羰基碳上电子云密度小，1能小）；峰强度比符合碳数比。 射线光电子能谱的应用（ 5）深度分析原理用离子枪打击材料的表面，这样可以不断地打击出新的下表面，通过连续测试，循序渐进就可以做深度分析，得到沿表层到深层元素的浓度分布。 利用离子枪依次剥落表面，进行 射线光电子能谱的应用i、 B、 射线光电子能谱的应用（ 6） 高分子结构分析 光降解作用方法：比较光照前后谱图是否有变化，变化的程度如何。 例 1 射线光电子能谱的应用例 2：射线光电子能谱的应用 辐射交联交联的定义：高分子链之间形成新的键，使之成为网状结构高分子的反应。 交联分为 化学交联、光交联 及 辐照交联。 交联度的定义：表征骨架性能的参数 ，是指交联剂在反应物中所占的质量分数。 射线光电子能谱的应用辐射交联信息的获得利用了共轭 电子体系中的*跃迁。 这种 *跃迁在 1 67现振激峰。 振激峰的强度随辐射剂量的增加而明显下降。 振激峰越弱，交联度越高。 射线光电子能谱的应用图 7激峰的相对强度与辐射剂量关系的 v:a:0; b: c:d: e:射线光电子能谱的应用 有机物界面反应方法：测反应前后某一元素结合能的变化。 例子：射线光电子能谱的应用面的应用判断分子筛的类型分子筛中各阳离子的交换度体相 l 比分子筛的纯度射线光电子能谱的应用， 是由于 1此 强度增大。 射线光电子能谱的应用。