【课件】X射线光电子能谱分析方法及原理(XPS)PPT.pptVIP

X—射线光电子能谱( X-ray Photoelectron Spectroscopy );XPS 的发展 基本概念 XPS 的工作流程及原理 XPS谱线中伴峰的来源 XPS谱图中伴峰的鉴别 利用XPS谱图鉴别物质 XPS的实验方法 XPS谱图的解释步骤 XPS 的特点; XPS 的发展：; 基本概念：;引入Fermi能级后，光电过程的能量关系如图所示：;光电效应：原子在X-ray的作用下，内层电子得到能量 而发生电离成为自由电子(光电子)的现象。 光电截面σ：表示光离子化几率。与下列因素有关： a.原子中不同能级σ不同；b.不同元素σ随原子序数Z的增大而增大；c.一般地说，同一元素壳层半径愈小σ愈大；d.电子结合能与入射光的能量愈接近σ 愈大；e.对同一壳层： σ随角量子数(ι)的增大而增大。 原子能级：与原子中的四个量子数有关,其物理意义为: a.主量子数n；b.角量子数ι ；c.磁量子数ml；d.自旋量子数ms 自旋与轨道偶合产生能级分裂： j=| ι +ms|=| ι ±1/2| , 在 ι 0的各亚壳层将分裂成两个能级，XPS中出现双峰。; XPS 的工作流程：; XPS 的工作原理：; XPS谱线中伴峰的来源：;俄歇电子(Auger electron):当原子内层电子光致电离而射出后，内层留下空穴，原子处于激发态，这种激发态离子要向低能态转化而发生弛豫，其方式可以通过辐射跃迁释放能量，波长在X射线区称为X射线荧光；或者通过非辐射跃迁使另一电子激发成自由电子，这种电子就称为俄歇电子。对其进行分析能得到样品原子种类方面的信息。 其过程为： ;俄歇电子产生过程图解：;XPS谱图中伴峰的鉴别：;能量损失峰：其特点是随X-ray的波动而波动。 多重分裂峰：多重分裂峰的相对强度等于终态的统计权重。如：Mn2+离子具有5个未成对电子，从Mn2+内层发射一个s电子，其J值为（5/2+1/2）和 （5/2-1/2），其强度正比于（2J+1），即其分裂峰的相对强度为7 :5； X-ray伴线产生的伴峰：X-ray的伴线能量比主线（Ka1,2）高，因此样品XPS中光电子伴峰总是位于主峰的低结合能一端（如下图所示），这也是X-ray伴线产生的伴峰不同于其 它伴峰的主要标志。 ; 利用XPS谱图鉴定物质成分：; XPS的实验方法：;样品的安装： 一般是把粉末样品粘在双面胶带上或压入铟箔（或金属网）内，块状样品可直接夹在样品托上或用导电胶带粘在样品托上进行测定。 其它方法： 1.压片法：对疏松软散的样品可用此法。 2.溶解法：将样品溶解于易挥发的有机溶剂中，然后将其滴在样品托上让其晾干或吹干后再进行测量。 3.研压法：对不易溶于具有挥发性有机溶剂的样品，可将其少量研压在金箔上，使其成一薄层，再进行测量。;样品荷电的校正： (绝缘体的荷电效应是影响结果的一个重要因素) 1.消除法： 用电子中和枪是目前减少荷电效应的最好方法；另一种方法是，在导电样品托上制备超薄样品，使谱仪和样品托达到良好的电接触状态。 2.校正法： 主要有以下几种方法： a.镀金法；b.外标法； c.内标法；d.二次内标法； e.混合法；f.氩注入法。 ; XPS谱图的解释步骤：; XPS 的特点：