电子能谱-ES5.pdf

第五章定量分析和深度剖析 l 子能谱的测量不仅可以给出从所含元素 简单的定性指认到复杂化学态分析，还可 以给出元素组成的定量分析及每个元素相 的分布状态信息 （非均相样品）。 l 定量分析原理和方法 l 深度剖析方法 （分层结构） l 空间分布分析 一、定量分析方法 l 在表面分析研究中我们不仅需要定性地确定试样的元素 种类及其化学状态，而且希望能测得它们的含量。对谱 线强度作出定量解释。 l XPS定量分析的关键是要把所 测到的信号强度转变成 元素的含量，即将谱峰面积转变成相应元素的含量。这 里我们定义谱峰下所属面积为谱线强度。 l 实用XPS定量方法可以概括为标样法，元素灵敏度因子法 和一级原理模型。 l 标样法需制备一定数量的标准样品作为参考，且标样的 表面结构和组成难于长期稳定和重复使用，故一般实验 研究均不采用。目前XPS定量分析多采用元素灵敏度因子 法。该方法利用特定元素谱线强度作参考标准，测得其 它元素相对谱线强度，求得各元素的相对含量。 1、一级原理模型(First Principle Model) l 从光电子发射的 三步模型”出发，将所 测到的谱线强 度和激发源，待测样品的性质以及谱仪的检测条件等统 一起来考虑，形成一定的物理模型。 l 由于模型涉及较多的因素，目前还缺乏必要精度的实验 数据，因此一级原理模型计算还未得到真正应用。 z (g ) s ( ) l (E ) cosq I K T E L n z e dz ij ij ij i 其中: I 为i元素j 峰的面积，K为仪器常数，T(E)为分析器的传输函数，L (g)是i ij ij 元素j 轨道的角不对称因子，s 为表面i元素j 轨道的的光电离截面，n (z)为表面i ij i 元素在表面下距离z处的原子浓度，l(E)为光电子的非弹性平均自由程， 是测 量的光电子相对于表面法线的夹角。 角不对称因子 元素轨道角不对称因子： 2 2 L () = 1 + (3sin /2 - 1)/2 L () = 1 + A (3sin /2 - 1)/2 A A A where: = source-detector angle where: = source-detector angle = constant for a given sub-shell and X-ray photon = constant for a given sub-shell and X-ray photon l = 54.7 ‘魔角’ l = 54.7 ‘魔角’