EELS和XPS的功能区别
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通过XPS和REELS评估DLC薄膜中的sp2/sp3碳含量关键词:DLC膜,XPS,REELS,碳的sp2/sp3键1. DLC概述DLC(Diamond Like Carbon,类金刚石)是一种含有金刚石结构(sp3键)和石墨结构(sp2键)的亚稳非晶态物质,具有以sp3键碳共价结合为主体并混合有sp2键碳的长程无序立体网状结构。
DLC材料作为21世纪战略新材料之一,因具备质量稳定(化学惰性),硬度高,耐磨、耐腐蚀性好,摩擦系数低,与基体结合力强以及生物相容性好等优良性能,被广泛应用于机械、汽车、光学、医疗、包装印刷和电子材料等领域。
研究表明,DLC膜的性质主要由sp2和sp3键的相对含量所决定。
但由于sp3键的含量变化范围广,在不同工艺条件下制备的DLC膜的性能也有所不同。
因此,表征DLC膜中碳原子的杂化和成键方式对研究其改性和制备工艺的改良极其重要。
众所周知,X射线光电子能谱仪(XPS)拥有高表面灵敏(<10 nm)和高空间分辨(<10 um)的元素组分、元素含量以及化学态解析能力,结合离子束剥离技术和变角度XPS技术,还可以对膜层结构进行深度分析。
此外,利用反射式电子能量损失谱(REELS),能够获得碳原子的杂化与成键方式。
因此,结合XPS和REELS 就能够实现对DLC薄膜中sp2/sp3碳含量的全面表征。
图1. DLC应用领域。
2.REELS基本原理电子能量损失谱学是研究材料性质的重要手段,它通过分析电子束与材料相互作用过后的非弹性散射电子的能量损失分布,获取材料的本征信息。
其原理是利用已知动能的电子束轰击材料,入射电子经历和材料原子的非弹性碰撞,而发生角度偏转与能量交换,能量交换过程来源于对材料的电子态激发,它因而包含了材料的能带结构信息。
REELS是反射式电子能量损失谱,利用特定能量的电子束为激发源,与样品发生非弹性碰撞后测量其反射电子的能量分布。
这种能量分布包含由于激发原子态、芯能级和价带跃迁、材料带隙等引起的离散能量损失特征。
区别外墙保温和XPSEPS世纪新建筑的标志之一,节能环保,外墙外保温对于现代建筑来说是进入21就是(最好的保温材料,冬暖夏凉,其第一种施工工法是先喷涂聚氨酯保温材料,然后再做外装饰层;第二种施工工法是粘我们家庭里冰箱壁夹层的保温材料)(挤塑聚苯乙烯)板材,然后再做外装饰层,挤塑聚苯乙烯保温板的性能贴XPS肯定没有聚氨酯好,但是比(发泡聚苯乙烯)板材好的多;第三种施工工法EPS这种施板材模块都可以,外挂保温装饰一体化的模块,聚氨酯模块或者是XPS龙骨工方法速度很快,工期短。
目前的保温板材外墙外保温系统主要有:板外墙保温系统、板外墙保XPSEPS温系统。
和系统性能比较:XPSEPS1、保温隔热性能:相同厚度的以及保温性能是逐渐升高的。
为0.041,是0.030。
XPSXPSEPSEPS因此达到相同的保温效果的情况下,板材比板材厚度要薄,但纯板材的价EPSXPS格板贵于板。
如果全面考虑工艺以及建筑物高度,每平方米的价格反XPSXPSEPS而比要贵一些。
EPS对于隔热来讲,主要是看热惰性指标D,而D值与蓄热系数成正比。
但是就整个系统而言,200mm的混凝土的蓄热已经够大,再加外保温层,完全满足节能要求。
这也是国家规范要求墙体综合导热系数和蓄热系数要同时满足要求的原因。
目前的或薄抹灰系统都完全满足要求。
XPSEPS2、强度:这里指出的强度应该是抗拉强度,聚苯板的容重和抗拉强度有绝对的关系,一般的容重18Kg/m3的抗拉强度为110~120KPa,20Kg/m3容重的在140KPa左EPS右;的容重正常从25Kg~45Kg,强度从150KPa~700KPa或更高。
(前提是满足XPS导热系数0.03左右)。
目前板强度在200KPa-250KPa,这种强度国内很多板材做不到,EPSXPSXPS板材在100KPa以下,在越来越丰富的外立面装饰以及沿海地区经常有台风出现的情况下,强度显得很重要,特别是对于一些外砖或者高层而言,两种板材墙贴均需加固或者说采用固定件辅助固定。
膨胀聚苯板(EPS)与挤压聚苯板(XPS)外墙保温性能比较·EPS外保温系统在美国及全世界已应用了40年。
虽然在美国有世界两大XPS 制造商(陶氏化学与欧文斯科宁),但除中国之外的全世界(包括美国)现在反而几乎没有应用XPS的外墙保温项目。
·XPS系统必须用铆钉,而EPS系统经过三十六年技术与实践的检验不需用铆钉。
****公司推荐外保温系统采用EPS。
但如果客户坚持用XPS,我们公司仍可提供最高质量的外保温系统与之配套。
项目单位EPS XPS 描述抗压强度Kpa>=100>=150EPS的抗压强度并不象人们通常想象的那么低,其强度足以达到外保温系统的要求。
外保温系统对板材的强度要求是>=69Kpa。
更为重要的是,适中的抗压强度使EPS能够吸收不平衡的基层墙面及结构微小位移所产生应力,因此这是EPS系统能防止开裂的原因。
XPS较高的抗压强度本来应该是其应用屋面最大的优点,但应用于外墙保温系统上变成其最大的缺点。
抗拉强度Kpa>=103无目前没有XPS供应商提供此项测试数据,因此很难说XPS比EPS抗拉强度高,倒是每一个EPS供应商都可以提供此项数据,并且这些数据显示EPS的抗拉强度足以满足外保温系统的要求。
更为重要的是,因为XPS与EPS为同一种材料,即聚苯乙烯。
XPS与EPS的唯一不同是XPS中间充满了高压氟里昂气体,而正是这些高压氟里昂气体提供其较高的抗压强度。
很显然,来自XPS内部的应力会抵消其一部分抗拉强度,即XPS的抗拉强度小于EPS。
所以所有的XPS厂商都不提供其抗拉强度。
基于此种考虑,轻易在XPS系统上粘贴瓷砖将会比粘在EPS系统上更危险。
在美国,EPS系统早已经过飓风的考验。
但是至今,我们还未见到任何XPS厂商提供的拉拨测试数据,不论是中国的还是外国的。
抗弯强度Kpa>=172无目前没有XPS供应商提供此项测试数据。
EPS良好的柔韧性使其能够吸收结构热胀冷缩所产生的应力。
显微拉曼成像晶型-概述说明以及解释1.引言1.1 概述显微拉曼成像技术是一种非侵入性的分析方法,通过结合显微镜和拉曼散射技术,可以对样品进行高分辨率的化学成分和晶型分析。
它通过测量样品表面的拉曼散射光谱,得到样品中分子的振动信息,从而实现对晶型结构的研究和分析。
在过去的几十年里,晶型研究一直是材料科学领域的重要课题之一。
晶型不仅决定了材料的性质和性能,还对其在各种领域的应用产生重要影响。
传统的晶型分析方法存在一些局限性,无法在微观尺度上获得高分辨率的晶型信息。
而显微拉曼成像技术的出现填补了这一空白,为晶型研究带来了新的机遇和挑战。
显微拉曼成像技术的优势在于其非侵入性和高分辨率的特点。
与传统的显微镜观察不同,显微拉曼成像技术可以同时获取样品的化学成分和晶型信息,无需进行复杂的样品处理和标记。
通过分析样品的拉曼散射光谱,可以得到样品中物质的分子振动谱图,并通过对谱图的解析和处理,确定样品的晶型结构。
此外,显微拉曼成像技术还可以实现在纳米尺度下对晶型分布的观察,为研究人员提供了更加详细和全面的晶型信息。
本文的主要目的是探讨显微拉曼成像技术在晶型研究中的应用和发展趋势。
接下来,我们将详细介绍显微拉曼成像技术的原理和工作原理,阐述晶型在材料科学中的重要性,以及显微拉曼成像技术在晶型研究中的应用案例。
最后,我们将总结显微拉曼成像技术的优势,并展望其在晶型研究中的未来发展前景。
通过深入研究和探讨,我们有望为晶型研究提供新的思路和方法,推动材料科学的发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下编写:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述:首先,在引言部分,我们将概述显微拉曼成像和晶型的重要性,并明确文章的目的。
接着,在正文部分,我们将先介绍什么是显微拉曼成像,探讨其原理和技术特点,以便读者对其有一个基本的认识。
然后,我们将重点讨论晶型的重要性,分析晶型对材料性质和功能的影响,并探讨晶型研究在各个领域中的应用,包括材料科学、化学、生物学等。
XPS分析方法与原理X射线光电子谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)是一种用于表征固体表面和界面化学组成及化学状态的表征技术。
它是一种基于光电效应的非破坏性表征方法,利用高能量的X射线激发样品,将表面的电子从原子轨道中解离出来,并通过测量解离出的电子的能量来确定样品表面元素的原子态和化学价态。
XPS分析方法的原理基于电子能量损失(EELS)、电子荧光(ESCA)和光电效应原理。
当X射线射入样品表面时,它会与样品表面的原子发生相互作用,其中一部分X射线会被电子散射或吸收,导致电子从内层壳层被挤出。
这些抛射的电子称为光电子,其动能(或能量)与光电效应的出发原理,即光子的能量与电子的结合能之差成正比。
XPS仪器主要由以下部分组成:一个射线源,一套高真空环境系统,一个能量分辨光电子能谱仪,一个探测器和一个数据处理系统。
在XPS分析中,常用的光源是镓(AlKα,能量1486.6eV)或镉(CdLα,能量3464.9eV)的X射线源。
这些X射线通过一系列准直和磁透镜系统后聚焦在样品表面上,从而激发样品表面的电子。
光电子离开样品表面后,通过电子能谱仪,能够根据电子的能量、角度和起飞位置来测量电子的能谱。
一般来说,高分辨率光电子能谱仪是由一个行程舞台、一个能量分辨系统和一个多通道探测器组成的。
行程舞台用于定位所感兴趣的区域,能量分辨系统用于提供所需的能量分辨率,多通道探测器用于收集并记录光电子能谱。
最后,通过对收集到的电子能谱数据进行分析处理,可以得到关于样品表面元素的化学状态和含量信息。
通过比较实验得到的光电子能谱与标准能谱数据库中的数据进行匹配,可以确定样品中不同元素的化学状态。
XPS方法可以提供丰富的信息,如元素的化学价态、元素的化学环境和表面化学组成等。
它具有高灵敏度、高表面分辨率和化学态分辨率、化学信息的定性和定量分析能力等特点,因此在材料科学、表面科学、催化剂研究、固体界面分析等领域得到广泛应用。
EELS电子能量损失谱(electron energy loss spectroscopy)
原理:
将要研究的材料置于电子显微镜中,用一束动能分布很窄的电子轰击。
一部分入射电子经历非弹性散射,其动能发生改变(通常是减小)。
动能损失的机理有很多,包括:电子-声子相互作用,带内或带间散射,电子-等离子体相互作用,内壳层电子电离,及切连科夫辐射。
电子的能量损失可以被电子谱仪定量的测量出来。
内壳层电子电离引起的非弹性散射对于分析材料的元素构成尤为有用。
比方说,碳原子的1s电子电离能为285eV。
如果285eV的动能损失被探测到,则材料中一定存在碳元素。
EELS与EDX EDX(Energy-dispersive X-ray spectroscopy)也可以用与元素分析,尤其善于分辨重元素。
与EDX相比,EELS对于轻元素分辨效果更好,能量分辨率也好出1-2个量级。
由于EELS电子伏甚至亚电子伏的分辨率,它可以用于元素价态分析,而这是EDX 不擅长的。
其他用途EELS也可以用来测量薄膜厚度。
不难证明,没有经历非弹性散射的电子数目随样品厚度指数衰减。
而这部分电子的相对数目可以通过计算零损失峰的面积I与整个谱的面积之比I0而获得。
利用公式:I/I0 =Exp(−t/l),l是非弹性散射长度,与材料特性有关;样品厚度t因此可以计算出来。
xps(X射线光电子能谱分析)
XPS的原理是用X射线去辐射样品,使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。
被光子激发出来的电子称为光电子。
可以测量光电子的能量,以光电子的动能/束缚能binding energy,(Eb=hv光能量-Ek动能-w功函数)为横坐标,相对强度(脉冲/s)为纵坐标可做出光电子能谱图。
从而获得试样有关信息。
主要用途:
XPS被广泛应用于分析无机化合物、合金、半导体、聚合物、元素、催化剂、玻璃、陶瓷、染料、纸、墨水、木材、化妆品、牙齿、骨骼、移植物、生物材料、油脂、胶水等。
XPS可以用来测量:
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。
Ex:利用XPS鉴定维生素B12中的少量的Co。
两者的区别:
XPS可以测出价态,但是需要你自己通过deconvolution的方法进行处理,然后查标准XPS 数据,找出你的元素的两种或三种价态所对应的能量值(这个标准数据咱材料精华版里有,你可以自己下载),最后按积分面积比,求出的就是元素的各种价态的化学比例。
EELS与XPS测试的原理不一样,是测试通过测试原子中电子能量的损耗,而来判断元素的种类和状态。
一般来说由于EELS通常和HRTEM联用,其分辨率和精度都要高一些,但是样品制备比较困难。
XPS较为常见,但其结果易受样品表面状态的影响,因为X射线能穿透样品表面的深度很有限,几个nm左右,所以表面污染会造成很大的误差。
xps属于表面分析,测试深度<10nm,对样品要求不高。
eels和电镜差不多,有些eels就是TEM的一个附件,所以要求制样和电镜一样,需要薄晶样品。