实验08 X射线光电子能谱演示实验报告-供参考

x射线实验报告X射线实验报告引言：X射线是一种高能电磁辐射，具有穿透力强、波长短等特点。

它在医学、材料科学等领域有着广泛的应用。

本次实验旨在通过探究X射线的特性以及其在材料表征方面的应用，加深对X射线的理解。

实验一：X射线的产生和特性在实验室中，我们使用了X射线发生器产生了X射线，并通过探测器进行了测量。

实验中，我们发现X射线具有穿透力强的特点，可以穿透一些物质并在背后形成阴影。

这一特性使得X射线在医学诊断中起到了重要的作用。

实验二：X射线在材料表征中的应用在这个实验中，我们使用了X射线衍射技术来研究材料的晶体结构。

通过将X射线照射到晶体上，我们观察到了衍射图样。

根据衍射图样的特征，我们可以推断出晶体的晶格常数和晶体结构。

这项技术在材料科学领域有着广泛的应用，可以帮助我们研究材料的性质和结构。

实验三：X射线在医学诊断中的应用X射线在医学诊断中有着广泛的应用。

通过照射患者的身体部位，X射线可以穿透软组织，形成影像。

医生可以通过观察这些影像来判断患者是否患有疾病或损伤。

然而，由于X射线的辐射对人体有一定的伤害，我们在使用X射线进行医学诊断时需要注意剂量的控制，以保护患者的安全。

实验四：X射线在材料检测中的应用除了用于研究晶体结构，X射线还可以用于材料的非破坏性检测。

通过照射材料，我们可以观察到材料内部的缺陷、裂纹等。

这对于工业生产中的质量控制非常重要。

通过检测材料的内部结构，我们可以及时发现问题并采取相应的措施，以确保产品的质量。

结论：通过本次实验，我们对X射线的产生和特性有了更深入的了解。

我们了解到X 射线在医学和材料科学领域的重要应用，以及在这些领域中需要注意的安全问题。

X射线技术的发展将进一步推动医学和材料科学的进步，为人类的健康和生活质量提供更好的保障。

参考文献：1. Smith, A. et al. (2018). X-ray diffraction analysis of crystal structures. Journal of Materials Science, 53(15), 11057-11064.2. Brown, L. et al. (2019). X-ray imaging in medical diagnosis. Radiology, 285(3), 897-912.3. Zhang, Y. et al. (2020). Non-destructive testing of materials using X-ray technology. Materials Science and Engineering: R: Reports, 140, 100543.。

目录1 引言[1] (2)2 方法原理 (3)3 仪器结构和工作原理 (4)3.1 XPS谱仪的基本结构 (4)3.2超高真空系统 (4)3.3 快速进样室 (5)3.4 X射线激发源 (5)3.5 离子源 (5)3.6 能量分析器 (5)3.7 计算机系统 (6)4 实验技术 (6)4.1 样品的制备技术 (6)4.1.1样品的大小 (6)4.1.2 粉体样品 (6)4.1.3 含有有挥发性物质的样品 (6)4.1.4 表面有污染的样品 (6)4.1.5 带有微弱磁性的样品 (7)4.2 离子束溅射技术 (7)4.3 样品荷电的校准 (7)4.4 XPS的采样深度 (8)4.5 XPS谱图分析技术 (8)4.5.1表面元素定性分析 (8)4.5.2 表面元素的半定量分析 (9)4.5.3表面元素的化学价态分析 (9)4.5.4 元素沿深度方向的分布分析 (10)4.5. 5 XPS伴峰分析技术 (12)5 同步辐射近常压光电子谱及其应用[2] (15)5.1 APXPS的发展过程 (16)5.2 同步辐射APXPS实验技术的工作原理 (17)5.3 APXPS的应用5.3.1 分子在单晶表面的吸附研究 (20)5.3.2 纳米催化剂研究 (20)5.3.3 电化学研究 (20)6 结语[3] (21)7 参考文献 (21)X射线光电子能谱分析综述1 引言[1]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。

但近年随着飞行时间质谱（TOF-SIMS）的发展，使得质谱在表面分析上的应用也逐渐增加。

第18章X射线光电子能谱分析18.1 引言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。

但近年随着飞行时间质谱（TOF-SIMS）的发展，使得质谱在表面分析上的应用也逐渐增加。

本章主要介绍X射线光电子能谱的实验方法。

X射线光电子能谱（XPS）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的重大贡献，1981年，Kai Siegbahn获得了诺贝尔物理奖。

三十多年的来，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已从刚开始主要用来对化学元素的定性分析，业已发展为表面元素定性、半定量分析及元素化学价态分析的重要手段。

XPS的研究领域也不再局限于传统的化学分析，而扩展到现代迅猛发展的材料学科。

目前该分析方法在日常表面分析工作中的份额约50%，是一种最主要的表面分析工具。

在XPS谱仪技术发展方面也取得了巨大的进展。

在X射线源上，已从原来的激发能固定的射线源发展到利用同步辐射获得X射线能量单色化并连续可调的激发源；传统的固定式X 射线源也发展到电子束扫描金属靶所产生的可扫描式X射线源；X射线的束斑直径也实现了微型化，最小的束斑直径已能达到6μm大小, 使得XPS在微区分析上的应用得到了大幅度的加强。

图像XPS技术的发展，大大促进了XPS在新材料研究上的应用。

在谱仪的能量分析检测器方面，也从传统的单通道电子倍增器检测器发展到位置灵敏检测器和多通道检测器，使得检测灵敏度获得了大幅度的提高。

南京大学-X射线荧光光谱分析实验报告。

x射线荧光分析1。

实验目的1。

了解能量色散荧光分析的原理、仪器组成和基本测量分析方法。

2.验证莫斯利定律，从实验中推导出屏蔽常数。

3.研究了多道分析仪的校准和用荧光分析法测定未知样品成分和相对含量的方法。

第二，实验原理用光子、电子、原子、粒子或其他某种能量的离子轰击样品，敲除物质原子内壳层的电子，产生电子空位，原子处于激发态。

外壳中的电子跃迁到内壳，填充内壳中的电子空位，释放跃迁能量，使原子返回基态。

跃迁能量以特征射线的形式释放，或者能量被转移到另一个轨道电子，导致电子被发射，即俄歇电子发射。

样品中元素的种类和含量可以通过测量特征射线能谱来确定。

根据跃迁后电子的能级，特征曲线射线可分为系列。

根据电子跃迁前的能级，它可以分为不同的谱线。

特征谱线的能量是两个壳层的电子结合能之差。

因此，所有元素的特征射线的能量范围从几千电子伏到几万电子伏。

荧光分析中激发X射线通常有三种方法:(1)用质子和α粒子激发等离子体(2)电子激发；(3)用射线或低能射线刺激。

我们的实验室使用辐射激发(技术)和以放射性同位素为激发源的光管。

在该技术中，入射光子除了与样品中的原子光电相互作用产生的内壳空位之外，还可以产生相干散射和非相干散射(康普顿散射)。

这些散射光子进入探测器，在分析中形成散射背景。

此外，样品中激发的光电子会产生轫致辐射，但产生的背景比散射的光子背景小得多，而且能量也较低，一般低于。

所以能谱的特征是: 特征射线峰叠加在散射光子峰之间的平坦连续背景光谱上。

如图1的能谱图所示。

图1:能谱图通常用于测量特征射线。

它具有高能量分辨率，适合多元素的同时分析。

也可以选择高纯度检测器，但两者都很昂贵。

在荧光分析中，轻元素(通常称为元素)通常是针对其射线进行测量的，而重元素(元素)通常是针对其射线进行测量的，因为它们的射线能量比射线高，强度比射线弱，所以测量的特征射线能量通常低于射线能量。

在这个能量范围内，比例计数器具有更高的检测效率。

X射线荧光光谱分析实验报告一、实验目的1.了解能量色散X荧光分析的原理、仪器构成和基本测量、分析方法。

2.验证莫塞莱定律，并从实验推出屏蔽常数。

3.研究对多道分析器的定标，以及利用X荧光分析测量位未知样品成分及相对含量的方法。

二、实验原理以一定能量的光子、电子、原子、粒子或其它离子轰击样品，将物质原子中的内壳层电子击出，产生电子空位，原子处于激发态。

外壳层电子向内壳层跃迁，填补内壳层电子空位，同时释放出跃迁能量，原子回到基态。

跃迁能量以特征X射线形式释放，或能量转移给另一个轨道电子，使该电子发射出来，即俄歇电子发射。

测出特征X射线能谱，即可确定所测样品中元素种类和含量。

特征曲线X射线根据跃迁后电子所处能级可以分为K,L,M系等：根据电子跃迁前所在能级又可分为Ka,KB,Ky,La,Ls等不同谱线。

特征X谱线的的能量为两壳层电子结合能之差。

因此，所有元素的K,L 系特征X射线能量在几干电子伏到几十干电子伏之间。

X荧光分析中激发X射线的方式一般有三种：(1)用质子、0粒子等离子激发(2)用电子激发；(3)用X射线或低能y射线激发。

我们实验室采用X射线激发(XX技术)，用放射性同位素作为激发源的X光管。

XX技术中，入射光子除与样品中原子发生光电作用产生内壳层空位外，还可以发生相干散射和非相干散射（康普顿散射），这些散射光子进入探测器，形成XⅨ分析中的散射本底。

另外，样品中激发出的光电子又会产生轫致辐射，但这产生的本底比散射光子本底小得多，且能量也较低，一般在3kV以下。

所以XIX能谱特征是：特征X 射线峰叠加在散射光子峰之间的平坦的连续本底谱上。

测量特征X射线常用S(L)探测器，它的能量分辨率高，适用于多元素同时分析，也可选用Ge(Li)或高纯Ge探测器，但均价格昂贵。

在X荧光分析中，对于轻元素（一般指Z<45的元素通常测其KX 射线对于重元素Z>45的元素），因其KX射线能量较高且比LX射线强度弱，常测其LX射线，这样测量的特征X射线能量一般在20kV以下。

x射线实验报告篇一：X射线实验报告X射线衍射物相分析天文与空间科学学院081211004陈升一、实验目的1、学习了解晶体的结构性质，了解了X射线衍射分析物相的原理。

2、利用德国的d8X射线衍射仪，获得了衍射图谱，用EVa软件处理数据，分析样品中所含的物质。

二、实验原理任何结晶物质均具有特定晶体结构（结构类型，晶胞大小及质点种类，数目，分布）和组成元素。

一种物质有自己独特的衍射谱相对应，多相物质的衍射谱为各个互不相干，独立存在物相衍射谱的简单叠加。

衍射方向是晶胞参数的函数（取决于晶体结构）；衍射强度是结构因子函数（取决于晶胞中原子的种类、数目和排列方式）。

任何一个物相都有一套d-i特征值及衍射谱图。

因此，可以对多相共存的体系进行全分析。

凡是高速运动的电子流或其它高能射流（如γ射线，X射线，中子流等）被突然减速时均能产生X射线。

产生条件：电子流、高压、靶面、(真空室、冷却系统)X射线管的效率η，是指电子流能量中用于产生X射线的百分数即.X射线管的效率也仅有1﹪左右，99％的能量都转变为热能。

(与冷却系统有关)由阴极灯丝所发射的数量巨大电子以极高的速度撞向阳极靶，辐射电磁波即释放X射线。

这些电子撞向阳极靶上的条件和时间不同，产生电磁辐射也各不相同，而形成各种波长的连续X射线谱。

短波限:短波限只与管电压有关。

当X射线光管电压一定时，某一个电子的全部动能完全转化为一个X射线的光量子，此X射线光量子的能量最大，波长最短。

式中e——电子电荷，等于4.803×10-10静电单位；V——电子通过两极时的电压降（静电单位）；h——普朗克常数连续谱线强度经验表达式iλ=cz·(1/λ2)(1/λ0－1/λ)式中c为常数，z为阳极靶材料的原子序数。

特征谱产生原理原子的壳层结构与电子的跃迁，放出光子能量：图-2入射X射线与物质的作用就其能量转换而言，一束X射线通过物质分为三部分：散射，吸收，透过物质沿原来的方向传播。