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（三）X射线光电子能谱分析与应用元素(及其化学状态)定性分析方法：以实测光电子谱图与标准谱图相对照，根据元素特征峰位置(及其化学位移)确定样品(固态样品表面)中存在哪些元素(及这些元素存在于何种化合物中)。01常用Perkin-Elmer公司的X射线光电子谱手册02定性分析原则上可以鉴定除氢、氦以外的所有元素。03分析时首先通过对样品(在整个光电子能量范围)进行全扫描，以确定样品中存在的元素；然后再对所选择的峰峰进行窄扫描，以确定化学状态。04X射线光电子标准谱图示例注意双峰结构情况有助于识别元素。特别是当样品中含量少的元素的主峰与含量多的另一元素非主峰相重叠时，双峰结构是识别元素的重要依据。定性分析时一般利用元素的主峰(该元素最强最尖锐的特征峰)。定性分析时，必须注意识别伴峰和杂质、污染峰(如样品被CO2、水分和尘埃等沾污，谱图中出现C、O、Si等的特征峰)。2.定量分析方法：理论模型法、灵敏度因子法、标样法等。应用最广的是元素(原子)灵敏度因子法。定量结果的准确性比俄歇能谱相对灵敏度因子法定量好，一般误差可以不超过20％。由于在一定条件下谱峰强度与其含量成正比，因而可以采用标样法(与标准样品谱峰相比较的方法)进行定量分析，精确度可达1%~2%。但由于标样制备困难费时，且应用具有一定的局限性，故标样法尚未得到广泛采用。通过谱峰化学位移的分析不仅可以确定元素原子存在于何种化合物中，还可以研究样品的化学结构。化学结构分析1，2，4，5-苯四甲酸；1，2-苯二甲酸和苯甲酸钠的C1s光电子谱图从图中可以看到，这些化合物中的碳原子分别处于两种不同的化学环境中(一种是苯环上的碳，一种是羧基碳)，因而它们的C1s谱是两条分开的峰。谱图中两峰的强度比4:6、2:6和1:6恰好符合3种化合物中羧基碳和苯环碳的比例。由此种比例可以估计苯环上取代基的数目，从而确定其结构。在固体研究方面的应用对于固体样品，X射线光电子平均自由程只有0.5~2.5nm(对于金属及其氧化物)或4~10nm(对于有机物和聚合材料)，因而X射线光电子能谱法是一种表面分析方法。以表面元素定性分析、定量分析、表面化学结构分析等基本应用为基础，可以广泛应用于表面科学与工程领域的分析、研究工作，如表面氧化(硅片氧化层厚度的测定等)、表面涂层、表面催化机理等的研究，表面能带结构分析(半导体能带结构测定等)以及高聚物的摩擦带电现象分析等。X射线光电子能谱法的特点是一种无损分析方法(样品不被X射线分解)；是一种超微量分析技术(分析时所需样品量少)；是一种痕量分析方法(绝对灵敏度高)。但X射线光电子能谱分析相对灵敏度不高，只能检测出样品中含量在0.1%以上的组分。X射线光电子谱仪价格昂贵，不便于普及。第十四章其他显微分析方法离子探针显微分析俄歇电子能谱仪高分辨透射电镜【教学内容】俄歇电子能谱的基本原理俄歇电子能谱分析及应用高分辨透射电镜的结构特征和成像原理【重点掌握内容】俄歇电子能谱的基本原理和能谱分析高分辨透射电镜的成像原理【教学难点】一.离子探针显微分析离子探针是一种微区成分分析仪器。利用电子光学方法把惰性气体等初级离子加速并聚焦成细小的高能离子束轰击样品表面，使之激发和溅射二次离子，经过加速并进行质谱分析。不同元素的离子具有不同的荷质比e/m，据此可描出离子探针的质谱曲线，因此，离子探针可进行微区成分分析。分析区域可降低到1-2um直径和5nm的深度，大大改善表面了表面成分分析的功能。(一)仪器结构与分析原理离子探针仪结构示意图高能离子束与固体样品的交互作用反射离子：一部分入射离子在样品表面发生弹性碰撞后被反向弹回。二次离子：入射离子与样品原子碰撞时，可以将样品中的原子击出，被击出的原子可以是离子状态，也可以是中性原子状态，甚至是分子离子（被击出部分是化合物）。被入射离子激发产生的这些离子，统称为二次离子。X光子或俄歇电子：入射离子还通过非弹性碰撞而激发出原子中的电子，使受激原子发射X光子或俄歇电子。离子注入：一部分入射离子经过多次非弹性碰撞，逐渐消耗能量直到停止运动，存留在样品中，称为离子注入。二次离子分类、记录：二次离子采用静电分析器和偏转磁场组成的双聚焦系统对离子分类、记录。圆筒形电容器式静电分析器的作用：由径向电场产生的向心力，使能量比较分散的离子聚焦。电场产生的向心力：离子轨迹半径：扇形磁铁（具有均匀磁场）的作用：把离子按荷质比（e/m）进行分类。在加速电压为U下，离子的动能：由磁场产生的偏转及磁场内离子轨迹半径：典型离子探针质谱分析结果18.5kev氧离子（O－）轰击的硅半导体(二)离子探针质谱分析结果底片记录：离子数量被显示