表面分析基本知识.ppt

960 950 935 870 860 850 650 640 535 525 图3B 三个铜镍合金刻蚀后样品的O1s, Mn2p3/2,Cu2p,与Ni2p的谱图 CN-1 CN-2 CN-3 O1s Mn2p3/2 Ni2p Cu2p 简单结论 CN－1的表面与体相组成大致相同，体相也含相当量的氧；CN－2与CN－3样则体相基本不含氧，表面是一致密的Ni2O3钝化层；故推断CN－2与CN－3是真空冶炼加表面钝化处理，而CN－1采用了加氧的普通冶炼，未作表面处理 XPS在催化研究中的应用 含Cu及Zn物种的催化剂的XPS研究 （主要说明由X射线激发的AES谱的作用） 在XPS分析中除芯能级谱外其它谱线的应用 注：价带谱指EF以下10－20eV区间内强度较弱的谱线，是由分子轨道和固体能带发射的光电子产生 各类含Fe化合物的Fe3s、2p3/2的XPS谱 O2s C2s C1s BE (eV) 同化学组成C3H4O不同结构的C2s与C1s谱 3个PBMA异构体的高分辨谱图 C1s光电子谱几乎完全相同（图a） 价带光电子谱截然不同（图b、c、d） 录谱条件 单色化X射线源 多次累加 20eV 通能 a b c d O2s C2s C1s 灵敏度与分辨是反比关系 在FAT模式下选用不同通能所获PET的C1s谱 XPS谱图处理 谱线平滑：会使峰谱线变形，应适当 去卷积：去除仪器与X射线的宽化因数（不常用） Ka3、4的伴峰扣除（使用双阳极时） 扣本底：分线性与非线性 求峰面积 谱线的曲线拟合，应考虑： 1，其合理的化学与物理意义 2，合理的半高宽 3，合理的G/L比 4，对双峰还应考虑：两个峰的合理间距、强度比、半高 宽比 本底扣除 本底扣除方法 线性本底 谱峰两边相连形成线性本底，扣除简单方便，但缺理论依据 非线性本底 Shirley本底（常用） 假设谱图上的任一处由非弹性散射电子形成的本底仅来自更高动能的光电子，而且该本底强度又正比于该光电子峰的强度，即：在一光电子峰内随其动能由高到低，有众多的光电子参于并形成较低的动能本底，最后累加成曲线本底。 其它非线性本底 Sickafus本底 为一选定单项指数律的本底，用来描述二次电子级联强度与发射电子动能之间的函数关系。 Tougaard本底 基于非弹性散射物理模型，用相对于能量损失的微分非弹性散射截面模型来扣除，不考虑表面区光电子的三维分布。 XPS的半定量分析 I∞=KFNAslTDRh I―光电子峰强度 K―比例常数 F―入射X射线光子通量 N―表面单位体积内待分析元素的原子数或分子数 s－给定电子轨道光致电离截面 A―有效狭缝面积 l―光电子衰减长度 T―谱仪传输效率 D―检测器检测效率 R―表面粗糙度因子 h―谱峰形成效率 半定量计算表面相对原子比 近似公式： ni Ii ?j Ekj0.5 【1】 ---= -----× ----- × ----- nj Ij ?i Eki0.5 n：表面原子数目 I：XPS的峰强度，以峰面积计算 ?：相对元素的相应能级的电离截面，取Scofield计算的 数据【2】 Ek：光电子动能。Ek=hu-BE（MgKa hu=1253.6eV； AlKa，hu=1486.6eV） 【1】Boudevilie. Y. et. Al.，J. Catal.，58，52（1979） 【2】Scofield. J. H.，J. Elec. Spec.，8，129（1976） 对于单质材料，?（EK）与元素种类无关，只与电子的动能有关。如果光电子的动能在100～2000 eV之间，则近似与（EK）?成正比。 MgKa：1253.6eV C1s=1.00 更简单的半定量计算 用相对灵敏度因子（S）法，该S由谱仪提供 S=KFAslTDRh N=I/S N 原子数目 I 光电子峰强度（通常以峰面积计） 再次强调XPS并不是一种很好的定量分析方法。它给出的仅是一种半定量的分析结果，所表示的是相对含量而不是绝对含量。由XPS提供的半定量数据是以原子百分比含量表示的，而不是平常所使用的重量百分比！ 对分析样品的要求 不是所有样品都可以进行表面分析！ 1，如要使谱仪保持良好的状态，则必须拒绝任何有腐蚀性、强挥发性与放射性的样品 2， 粉体样品 用双面胶带直接把已干燥的粉体、或把粉体压成薄片，再固定在样品台上，确认粉末不脱落； 3， 含有挥发性物质的样品 在样品进入真空系统前必须清除掉挥发