第六章x射线光昊电子能谱解析.ppt

6.2 光电子能谱仪实验技术 6.2.2 样品的制备 6.2 光电子能谱仪实验技术 6.2.3 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 XPS谱图分析中原子能级的表示用两个数字和一个小字母表示。例如:3d5/2 第一个数字3代表主量子数(n) , 小写字母代表角量子数 ; 右下角的分数代表内量子数j l—为角量子数，l = 0, 1, 2, 3 ……, 6.2 光电子能谱仪实验技术 6.2 光电子能谱仪实验技术 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。 6.2 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 。 6.2 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。 6.2 光电子能谱仪实验技术 7.2.4 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”。 6.2 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 6.2 光电子能谱仪实验技术 6.2.5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 6.2 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： 6.2 光电子能谱仪实验技术 对多种元素中的某一元素浓度： 注意： （1）不适用非均匀样品； （2）对过渡金属，不同的化学状态有不同的原子灵敏度因子； （3）上式的误差10-20% 6.3 X射线光电子能谱的应用 6.3.1 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。 6.3 X射线光电子能谱的应用 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。 6.3 X射线光电子能谱的应用 图7-30 二氧化钛涂层玻璃试样的XPS谱图 6.3 X射线光电子能谱的应用 6.3.2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。 6.3 X射线光电子能谱的应用 2. 用途 （1）离