1、XPS分析方法原理XPS仪器基本结构XPS主要分析技术第六章X射线光电子谱是重要的表面分析技术之一。它不仅能探测表面以及深度的化学组成，而且可以确定各元素的化学状态，因此，在化学、材料科学及表面科学中得以广泛地应用。v光电效应根据 Einstein的能量关系式有： h = EB + EK 其中 为 光子的频率 ， EB 是 内层电子的轨道结合能 ， EK 是被 入射光子所激发出的光电子的动能 。实际的 X射线光电子能谱仪中的能量关系。其中以真空能级算起的结合能即EBV与以 Fermi能级算起的结合能 EBF间有 因此有： SP和 S分别是谱仪和样品的功函数 光电子的特征性当一束光子辐照到样品表
2、面时，光子可以被样品中某一元素的原子轨道上的电子所吸收 电子脱离原子核的束缚，以一定的动能从原子内部发射出来 自由的光电子； 对于特定的单色激发源和特定的原子轨道，其光电子的能量是特征的 其光电子的能量仅与元素的种类和所电离激发的原子轨道有关；1、根据光电子的能量，确定样品表面存在的元素；2、根据光电子的数量，确定元素在表面的含量；3、 X射线束在表面扫描，可以测得元素在表面的分布；4、采用离子枪溅射及变角技术，得到元素在深度方向的分布；5、根据不同化学环境下光电子峰位移动、峰型、峰间距变化，获得化学信息；Binding energy (eV)4f4d4p4p4sAu XPS spectrum
3、横坐标为 结合能 ，纵坐标为光电子的计数率 ；谱峰为 光电子特征结合能 ；一、固体样品：样品尺寸的限制 真空隔离要求的传递杆技术；注意表面的成分的状态的保护；二、粉体样品：双面胶带固定；压片法 加热，表面反应、表面处理等动态分析要求 ；三、特殊样品预处理：1、含挥发性物质的样品 加热或溶剂清洗；2、表面有机污染的样品：有机溶剂清洗 除有机溶剂；3、带有微弱磁性的样品：退磁处理；禁止带有磁性样品进入分析室；四、绝缘样品和导电性不好的样品：仪器必须进行样品荷电校准；12 345影响仪器特性的最主要部件和因素一、仪器灵敏度：激发源强度；能量分析器的入口狭缝有效面积、立体接收角；电子传输率、电子检测器
4、类型；二、仪器分辨率： X射线源的自然线宽、能量分析器的线宽、受激样品原子的能级线宽；一、 X射线激发源 ： 要求强度大、单色性好 激发源做单色化处理；大面积源 -Al/Mg双阳极靶；微聚焦源 单色源 Al靶；二、快速进样室：气体隔离室技术 预处理室：加热、蒸镀、刻蚀；三、 能量分析器 ： 电子传输率；能量分辨率； CMA /SDA 在高分辨下有较高的灵敏度；减速 聚焦透镜 加大多功能能谱仪空间；浸入式磁透镜；四、 检测器 ： 数据采集 脉冲计数方法 电子倍增器 +单粒子计数器；位置灵敏检测器（ PSD） 在聚焦面上同时平行安装 一组增加分析器 出口处电子检测面积倍增，形成多元检测系统；平行成
5、像技术；五、 超真空系统 ：防气体覆盖、能量损失 三级真空泵联用：机械泵 +分子泵 +溅射离子泵 钛升华泵；六、 其他附件 ： 荷电中和枪；离子枪；表面、界面成分分析能力* 较好的元素价态分析能力化学位移分析： 由于元素所处化学环境不同，内层电子的轨道结合能也不同；通过测得元素的结合能和化学位移，鉴定元素的化学价态；结合能校准 ：标准样品测定化学位移 谱图上测量峰位位移、测量双峰间的距离变化、测量半峰高宽变化；* 成分深度的分析能力1、变角 XPS深度分析：利用采样深度的变化获得元素浓度与深度的对应关系；非破坏性分析；适用于 15nm表面层；2、 Ar离子剥离深度分析：交替方式 -循环数依据薄膜厚度及深度分辨率而定；破坏性分析；8射线光电子能谱数据处理及分峰步骤一、在 Origin中作图步骤：1、打开文件，可以看到一列数据， 找到相应元素 （如 N1s）对应的 Region (一个 Region 对应一张谱图 ),一个文件有多个 Region。2、继续向下找到 Kinetic Energy，其下面一个数据为动能起始值，即谱图左侧第一个数据。用公式BE始 =1486.6-KE始 - 换算成结合能起始值， 是一个常数值，即 荷电位移 ，每个样品有一个值在邮件正文中给出。
