XPS和俄歇电子能谱
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最常见表面分析技术为三种:XPS、AES和SIMS。
(1)AES —空间分辨率最高。
适合做导体和半导体材料表面的微区成分、化学态和元素分布分析;(2)XPS —破坏性最小,化学信息丰富,定量分析较好。
适合做导体和非导体,有机和无机体材料的表面成分和化学态分析。
(3)SIMS—灵敏度最高。
可以做导体和非导体,有机和无机体材料中H、He以及元素同位素分析。
此三种技术相互补充,相互配合,可获得最有用的搭配。
AES俄歇电子能谱:1、俄歇电子能谱(AES)当采用聚焦电子束激发源时,亦称为:扫描俄歇微探针( SAM)AES分析是以e束(或X-射线束)为激发源, 激发出样品表面的Auger电子, 分析Auger电子的能量和强度,可获元素种类、含量与分布、以及化学态等信息。
2、AES的主要特点与局限性:主要特点:(1)由于e束聚焦后其束斑小,AES的分辨率高,适于做微区分析:可进行点分析,线和面扫描。
(2)仅对样品表面2nm以浅的化学信息灵敏。
(3)俄歇电子的能量为物质特有,与入射粒子能量无关。
(4)可分析除H和He以外的各种元素,轻元素的灵敏度较高.(5)AES可分析元素的价态。
由于很难找到化学位移的标准数据,因此谱图的解释比较困难。
(6)可借助离子刻蚀进行深度分析,实现界面和多层材料的剖析,深度分辨率较XPS更好。
局限:(1)e束带电荷,对绝缘材料分析存在荷电影响。
(2)e束能量较高,对绝热材料易致损伤。
(3)定量分析的准确度不高3、从Auger电子能谱图可以看出:(1)峰位(能量),由元素特定原子结构确定;(2)峰数,由元素特定原子结构确定(可由量子力学估计);(3)各峰相对强度大小,也是该元素特征;以上3点是AES定性分析的依据,这些数据均有手册可查.4、AES具有五个有用的特征量:①特征能量;②强度;③峰位移;④谱线宽;⑤线型。
由AES的这五方面特征,可获如下表面特征:化学组成、覆盖度、键中的电荷转移、电子态密度和表面键中的电子能级等。
X射线光电子能谱(XPS)固体表面分析业已发展为一种常用的仪器分析方法,特别是对于固体材料的分析和元素化学价态分析。
目前常用的表面成分分析方法有:X射线光电子能谱(XPS), 俄歇电子能谱(AES),静态二次离子质谱(SIMS)和离子散射谱(ISS)。
AES分析主要应用于物理方面的固体材料科学的研究,而XPS的应用面则广泛得多,更适合于化学领域的研究。
SIMS和ISS由于定量效果较差,在常规表面分析中的应用相对较少。
本节内容主要对X射线光电子能谱的研究现状以及一些基本概念,XPS的分析原理、实际应用,能谱仪的构造、实验方法等进行简单介绍。
1 XPS技术的应用及特点概述X射线光电子能谱因对化学分析最有用,因此被称为化学分析用电子能谱(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)。
其主要应用:1).元素的定性分析,可以根据能谱图中出现的特征谱线的位置鉴定除H、He以外的所有元素;2).元素的定量分析,根据能谱图中光电子谱线强度(光电子峰的面积)反应原子的含量或相对浓度;3).固体表面分析,包括表面的化学组成或元素组成,原子价态,表面能态分布,测定表面电子的电子云分布和能级结构等;4).化合物的结构,可以对内层电子结合能的化学位移精确测量,提供化学键和电荷分布方面的信息;5).分子生物学中的应用。
其中对于螺杆泵定子橡胶的检测中,将主要用到固体表面分析的技术。
其技术特征:1.表面分析有很高的灵敏度;2.表面分析可以有效地从样品的大多数原子中分离出表面信号。
通过X射线表面分析技术能够得到所需的特征信息,并还能回答其他重要的问题:1).表面存在那种元素;2).这些元素处于什么化学状态;3).每种元素的每种化学态是多少;4).在三维空间上材料的空间分布是什么样的;5).若材料在表面上形成薄膜:a).薄膜的厚度是多大;b).厚度是否均匀;c).薄膜的化学组分时候均匀。