05-光电子能谱分析XPS和俄歇电子能谱AES-
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利用XPS和AES技术研究锌表面Mo(W)-S-Zn簇合物膜王学伟S201009051(北京工业大学材料科学与工程学院100124)固体表面分析方法已经发展成为一种常用的仪器分析技术,特别是对于固体材料的分析和元素化学价态分析。
目前,常用的表面成分元素分析方法有X射线光电子能谱分析(XPS),俄歇电子能谱分析(AES),静态二次离子质谱分析(SIMS)和离子散射谱分析(ISS)。
就目前研究技术而言,AES分析技术主要应用于物理方面的固体材料科学的研究,而XPS分析技术的应用则较为广泛;另外它也更适合于化学领域方面的研究。
早期的X射线光电子能谱也被称作化学分析用电子能谱(ESCA),该方法是在六十年代由瑞典科学家Kai·Siegbahn教授发展起来的。
由于在光电子能谱的理论和技术上所作出的重大贡献,Kai·Siegbahn获得了1981年的诺贝尔物理学奖。
三十多年来,X射线光电子能谱无论在理论上和实验技术上都已获得了长足的发展。
XPS技术刚开始主要用来对化学元素的定性分析,随着科技的发展与进步,XPS谱图分析技术现在主要包括表面元素定性分析、表面元素的半定量分析、表面元素的化学价态分析、元素沿深度方向的分布分析和XPS伴峰分析(包括XPS携上峰分析、XPS价带谱分析、X射线激发俄歇电子能谱分析和俄歇参数)等各个方面。
由于XPS具有很高的表面灵敏度,适合于有关涉及到表面元素定性和定量分析方面的应用,同样也可以应用于元素化学价态的研究。
此外,配合离子束剥离技术和变角XPS技术,还可以进行薄膜材料的深度分析和界面分析。
XPS的研究领域也不再局限于传统的狭隘的化学分析,而是广泛应用于化学化工、材料、机械、电子材料等领域。
目前,该方法在表面分析工作中的份额占几近一半,因此,XPS不愧是科学研究领域研究人员常用的一种最主要的表面分析技术和工具。
另外X射线光电子能谱和俄歇谱并不是完全相互独立,它们之间是不无联系的。
电子能谱分析XPS和AES电子能谱分析(Electronic Spectroscopy)是一种用来研究材料表面的化学成分和电子结构的技术。
常用的电子能谱分析方法有X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)和反射能量损失光谱(Auger Electron Spectroscopy, AES)。
X射线光电子能谱(XPS)是一种通过照射样品表面并测量逸出电子能量来获取有关材料表面成分和电子状态的信息的分析技术。
XPS的原理基于光电效应,即被照射的样品会产生光电子,这些光电子的能量和数量与样品的化学成分和电子状态有关。
通过分析逸出电子的能谱,可以得到材料的化学成分、元素的氧化态和电子能级等信息。
XPS的实验装置主要由以下几个部分组成:X射线源、能谱分析器、逸出电子探测器和数据处理系统。
首先,样品被置于真空室中,并由X射线源产生的X射线照射。
X射线会使样品表面的原子或分子发生光电效应,逸出的光电子经过能谱分析器的光学元件进行能量分析。
最后,逸出电子被探测器捕获,并由数据处理系统进行分析和展示。
XPS的主要应用领域包括材料科学、表面化学和界面物理等。
通过XPS,可以定量确定样品表面的化学成分,并且可以分析不同化学状态的元素。
此外,XPS还可以提供有关样品表面化学反应和电子能带结构等信息。
XPS广泛应用于材料研究、催化剂表征、薄膜和界面研究等领域。
反射能量损失光谱(Auger Electron Spectroscopy, AES)是另一种常用的电子能谱分析方法。
AES是一种利用样品表面产生的俄歇电子进行表征的技术。
与XPS类似,AES也是一种通过照射样品表面并测量逸出电子能谱来获取有关材料表面成分和电子结构的信息。
AES的原理基于俄歇电子效应,即当X射线或电子束照射在样品表面时,被照射的原子会发生电离,产生一个空位。
然后,另一个外层电子会填补进空位,并释放出一个能量等于原位电子之间跃迁能量差的电子,称为俄歇电子。