材料分析教学课件-X射线光电子能谱分析.pptVIP

* 电子能谱仪的真空系统有两个基本功能。 * 俄歇过程产生的俄歇电子峰可以用它激发过程中涉及的三个电子轨道符号来标记，例，K层被激发出光电子，使离子处于激发态，这时由L层电子跃迁到K层来调整能量体系，并由L层电子吸收跃迁释放出的能量，并发射出俄歇电子，这个俄歇峰可被标记为KLL跃迁。 * 表明铜红玻璃试样中铜为+1价 * 如制备聚苯乙烯离子交换树脂时,为使苯乙烯分子链交联而成网状立体结构而用的二乙烯苯即为交联剂。若聚苯乙烯离子交换树脂100份中含二乙烯苯8份重量,则其交联度为8%。交联度是影响离子交换树脂性能的重要因素。交联度大,则形成的网状结构比较紧密, 2 光电子能谱仪实验技术 2.4 XPS的能量校正 1. 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3~5个电子伏特。这种现象称为“静电效应 ”，也称为“荷电效应”。 2 光电子能谱仪实验技术 2. 校正方法 (1) 外标法（最常用） C 1s结合能：284.6 eV 若荷电效应在实验过程中不稳定，则实验前后各扫一次C 1s谱，取平均值。 （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）超薄法 2 光电子能谱仪实验技术 2.5元素的定性和定量分析 绝对灵敏度：10-18g 相对灵敏度：0.1% 1. 定性分析 （1） 先找出C1s、O1s 峰 （2）找出主峰位置，注意自旋双峰，如 p1/2，3/2； d3/2，5/2；f5/2，f7/2，并注意两峰的强度比 （3）与手册对照 2.3 XPS谱图的表示 1. XPS谱图的表示 横坐标：动能或结合能，单位是eV，一般以结合能 为横坐标。 纵坐标：相对强度（CPS）。 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）， 结合能与激发光源的能量无关 2、 光电子能谱仪实验技术 2 光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： S---原子灵敏度因子－可查 两种元素的浓度比： 2. 谱峰、背底或伴峰 （1）谱峰：X射线光电子入射，激发出的弹性散 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，X射线源的强伴线产生的伴 峰，俄歇电子峰等。 2、 光电子能谱仪实验技术 XPS谱图的背底随结合能值的变化关系 （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 。 2、 光电子能谱仪实验技术 3. XPS峰强度的经验规律 （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l都相同者，j大 者峰强。 3 、X射线光电子能谱的应用 3.1 表面元素全分析 （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。 （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。 图7-30 二氧化钛涂层玻璃试样的XPS谱图 3、 X射线光电子能谱的应用 3.2元素窄区谱分析 1. 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。 2. 用途 （1）离子价态分析 方法 做试样的XPS谱和标准谱图做对比，或同时做试样和某一价态的纯化合物的XPS谱，然后对比谱图的相似性。 例子：鉴定铜红玻璃试样中铜的价态 3、 X射线光电子能谱的应用 表明铜红玻璃试样中铜为？价 3、