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            X射線xps光電子能譜分析基本原理

            發布時間:2021-11-19 11:42:00

            1 、基本原理

            用X射線照射固體時,由于光電效應,原子的某一能級的電子被擊出物體之外,此電子稱為光電子。
            如果X射線光子的能量為hν,電子在該能級上的結合能為Eb,射出固體后的動能為Ec,則它們之間的關系為: hν=Eb+Ec+Ws 式中Ws為功函數,它表示固體中的束縛電子除克服各別原子核對它的吸引外,還必須克服整個晶體對它的吸引才能逸出樣品表面,即電子逸出表面所做的功。上式可另表示為: Eb=hν-Ec-Ws 可見,當入射X射線能量一定后,若測出功函數和電子的動能,即可求出電子的結合能。由于只有表面處的光電子才能從固體中逸出,因而測得的電子結合能必然反應了表面化學成份的情況。這正是光電子能譜儀的基本測試原理。
            光電子能譜儀的基本測試數據

            2 、xps儀器組成

            XPS是精確測量物質受X射線激發產生光電子能量分布的儀器,其基本組成如圖所示。
            X射線光電子能譜分析儀器結構組成
            與AES相似,XPS也具有真空系統、離子槍、進樣系統、能量分析器以及探測器等部件。XPS中的射線源通常采用AlKα(1486.6eV )和MgKα(1253.8eV),它們具有強度高,自然寬度?。ǚ謩e為830meV和680meV)。CrKα和CuKα輻射雖然能量更高,但由于其自然寬度大于2eV,不能用于高分辯率的觀測。為了獲得更高的觀測精度,還使用了晶體單色器(利用其對固定波長的色散效果),但這將使X射線的強度由此降低。
            由X射線從樣品中激發出的光電子,經電子能量分析器,按電子的能量展譜,再進入電子探測器,最后用X Y記錄儀記錄光電子能譜。在光電子能譜儀上測得的是電子的動能,為了求得電子在原子內的結合能,還必須知道功函數Ws。它不僅與物質的性質有關,還與儀器有關,可以用標準樣品對儀器進行標定,求出功函數。
             


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