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XPS:应用 元素不同离子价态比列: 玻璃表面二氧化钛涂层O1s O离子峰位/eV 529.40 530.70 531.90 532.80 相对原子含量% 65.74 20.37 10.65 3.24 对应的结合状态 TiO2 Ti2O3 OH 碳酸根 材料表面不同元素之间的定量: 功能陶瓷 材料表面不同元素之间的定量: 功能陶瓷 元素 谱线 结合能/eV 峰面积 灵敏度因子 相对原子含量% Ti Ti 2p3/2 458.05 469591 1.10 37.65 Pb Pb 4f7/2 138.10 1577010 2.55 54.55 La La 3d5/2 843.20 592322 6.7 7.80 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 4、XPS信息深度 5、化学位移 同种原子由于处于不同的化学环境,引起内壳层电子结合能的变化,在谱图上表现为谱线的位移,这种现象称为化学位移。 所谓某原子所处化学环境不同,一是指与它结合的元素种类和数量不同,二是指原子具有不同的价态。 原子内壳层电子的结合能随原子氧化态的增高而增大;氧化态愈高,化学位移也愈大。 三、XPS装置 组成: x射线源 样品台 电子能量分析器 电子探测和倍增器 数据处理与控制 真空系统 核心部件:激发源;能量分析器;和电子探测器 仪器说明 仪器名称:X射线光电子能谱仪 产品型号:Kratos AXIS Ultra DLD 生产厂家:日本岛津-KRATOS公司 x射线源: 要求: 能量足够激发芯电子层; 强度产生足够的光电子通量; 线宽(决定XPS峰的半高宽FWHM)尽量窄; Mg、Al源 Mg Ka;Al Ka Mg/Al双阳极x射线源 电子能量分析器:核心部件 2种结构: 筒镜分析器CMA:点传输率很高,有很高信噪比。XPS为提高分辨率,将2个同轴筒镜串联 同心半球分析器CHA:两半球间的电势差产生1/r2的电场,只有选定能量的电子才能到达出口。 前面放置一透镜或栅极→电子减速→电子动能可选定在一预设值(通道能量)?提高灵敏度 半球形电子能量分析器 改变ΔV便可选择不同的EK,如果在球形电容器上加一个扫描电压,会对不同能量的电子具有不同的偏转作用,从而把能量不同的电子分离开来。 四、xps谱图 典型谱图 横坐标:电子束缚能(能直接反映电子壳层/能级结构)或动能;eV 纵坐标:cps(Counts per second),相对光电子流强度 谱峰直接代表原子轨道的结合能 典型谱图 Fe的清洁表面 典型谱图 本征信号不强的XPS谱图中,往往有明显“噪音” 不完全是仪器导致 可能是信噪比太低,即待测元素含量太少 增加扫描次数、延长扫描时间?噪音? 注意:谱图对比时测量参数必须一致。 扫描1次 扫描3次 涂膜玻璃的Si2p谱 1、xps光电子线及伴线 A、光电子线 最强的光电子线常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。 Ti及TiO2中2p3/2峰的峰位及2p1/2和2p3/2之间的距离 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 B、俄歇线 原子中的一个内层电子光致电离射出后,内层留下一空穴,原子处于激发态。激发态离子要向低能转化而发生驰豫;驰豫通过辐射跃迁释放能量。 辐射出的的射线波长在x射线区? x射线荧光 跃迁使另一电子激发成自由电子?俄歇电子 多以谱线群方式出现 俄歇线 OKLL、CKLL KLL: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 C、XPS卫星线 用来照射样品的单色x射线并非单色,常规Al/Mg Ka1,2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。 Mg Ka射线的卫星峰 x射线卫星线 Al Ka 、Mg Ka卫星峰离主光电子峰的位移和相对强度 射线名称 Ka1,2 Ka3 Ka4 Ka5 Ka6 Kb Mg靶 高动能端位移 0eV 8.4eV 10.2eV 17.5eV 20.0eV 48.5eV 相对强度 100 9.2 5.1 0.8 0.5 2.0 Al靶 高动能端位移 0eV 9.8eV 11.8eV 20.1eV 23.4eV 69.7eV 相对强度 100 7.8 3.3 0.42 0.28 2.0 D、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;
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