现代分析测试技术 X射线光电子能谱.ppt

利用离子枪依次剥落表面，进行XPS分析，就可以得到深度分布图谱注意问题：离子溅射时，样品的化学态可能会改变。Ni-B合金表面Ni、B、O的表面浓度与氩刻时间的关系注意:在XPS谱图中自旋－轨道偶合作用的结果，使l不等于0的电子（即非s轨道）在XPS谱图上出现双峰(j＝l+1/2和j＝l-1/2)，称作自旋-轨道分裂；而S轨道上(l=0)的电子没有发生能级分裂，所以在XPS谱图中只有一个峰。l=0l=2主量子数小的壳层的峰比主量子数大的峰强；同一壳层，角量子数大者峰强；Ag3d5/2Ag3d3/2Ag3dAg3pAg3sn和l都相同者，j大者峰强。XPS峰强度的经验规律A、光电子线5、XPS光电子线及常见伴线分析最强的光电子线常是谱图中强度最大、峰宽最小、对称性最好的谱峰，称为XPS的主线。每一种元素都有自己最强的、具有表征作用的光电子线，它是元素定性分析的主要依据。除了强光电子线外，还有来自原子内其它壳层的光电子线，但强度稍弱，有的极弱。B、俄歇线俄歇电子的能量与激发源能量大小无关。俄歇线多以谱线群方式出现俄歇线OKLL、CKLL回顾：01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；02如OKLL:左边代表起始空穴的电子层，中间代表填补起始空穴的电子所属的电子层，右边代表发射俄歇电子的电子层。03C、XPS卫星线用来照射样品的单色X射线并非单色，常规Al/MgKa1,2射线里混杂Ka3,4,5,6和Kb射线，它们分别是阳极材料原子中的L2和L3能级上的6个状态不同的电子和M能级的电子跃迁到K层上产生的荧光X射线效应。这些射线统称XPS卫星线。MgKa射线的卫星峰X射线卫星线AlKa、MgKa卫星峰离主光电子峰的位移和相对强度射线名称Ka1,2Ka3Ka4Ka5Ka6KbMg靶高动能端位移0eV8.4eV10.2eV17.5eV20.0eV48.5eV相对强度1009.25.10.80.52.0Al靶高动能端位移0eV9.8eV11.8eV20.1eV23.4eV69.7eV相对强度1007.83.30.420.282.0D、能量损失线光电子能量损失谱线是由于光电子在穿过样品表面时发生非弹性碰撞，能量损失后在谱图上出现的伴峰；特征能量损失的大小与样品有关；能量损失峰的强度取决于样品特性、穿过样品的电子动能特点：在主峰低动能一侧、不连续E、电子的振激（Shakeup）线和振离线（Shakeoff）在光电发射中，由于内壳层形成空位，原子中心电位发生突变引起价壳层电子的跃迁，出现两个结果：若价壳层电子跃迁到更高能级的束缚态称为电子的振激；若价壳层电子跃迁到非束缚的连续状态成了自由电子，称为电子的振离。振激过程动能比主谱线低、不连续连续谱电子的振激（Shakeup）线和振离线（Shakeoff）Cu、CuO和Cu2O的结合能差距不大，鉴别困难。Cu和Cu2O没有2p3/2谱线的振激峰；而CuO则有。F、鬼线XPS中出现的难以解释的光电子线来源：阳极材料不纯，有部分X射线来自杂质微量元素；窗口出来-铝箔XPS定性分析方法首先标识那些总是出现的谱线，e.g.C1s,CKLL,O1s,OKLL,O2s,X射线卫星峰和能量损失线；根据结合能数值标识谱图中最强的、代表样品中主体元素的强光电子线，并且与元素内层电子结合能的标准值仔细核对，并找出与此匹配的其他弱光电子线和俄歇线群；（可借助手册，如Perkin-Elmer公司的X射线光电子谱手册。在此手册中有在MgK和AlK?照射下的各种元素的标准谱图。）12.2.4元素的定性和定量分析最后标出余下较弱的谱线，标识方法同上，标识时应想到可能来自微量元素或杂质元素的信号，也可能来自强的KbX射线等卫星峰的干扰；对那些反复核对但没有归属的谱线，可能是鬼线；元素灵敏度因子法——半经验02定量分析的任务是根据光电子峰强度，确定样品表面元素的相对含量。光电子谱峰强度可以是峰的面积，也可以是峰的高度，一般用峰的面积，可以更精确些。计算峰的面积要正确地扣除背底。01XPS定量分析方法01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：02S---原子灵敏度因子－可查03两种元素的浓度比：对多种元素中的某一元素浓度：注意：不适用非均匀样品；对过渡金属，不同的化学状态有不同的原子灵敏度因