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干货:XPS的测试与数据分析(xps测试原理及样品测试要求)

发布:2024-10-05 浏览:125

核心提示:XPS 的样品一般是 10mm*10mm*5mm, 也可以更小些。厚度不能超过 5mm. XPS 分析室的真空度可以达到<10-9 Pa, 因此样品要干燥,不能释放气体。XPS的灵敏度很高,待测样品表面,绝对不能用手,手套接触,也不要清洗。一、发展历史XPS理论首先是由瑞典皇家科学院院士、乌普萨拉大学物理研究所所长 K·Siebahn 教授创立的。原名为化学分析电子能谱: ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)。1954年研制成世界上第一台

XPS 的样品一般是 10mm*10mm*5mm, 也可以更小些。
厚度不能超过 5mm. XPS 分析室的真空度可以达到<10-9 Pa, 因此样品要干燥,不能释放气体。
XPS的灵敏度很高,待测样品表面,绝对不能用手,手套接触,也不要清洗。
一、发展历史XPS理论首先是由瑞典皇家科学院院士、乌普萨拉大学物理研究所所长 K·Siebahn 教授创立的。
原名为化学分析电子能谱: ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)。
1954年研制成世界上第一台双聚焦磁场式光电子能谱仪。
XPS是一种对固体表面进行定性、定量分析和结构鉴定的实用性很强的表面分析方法。
现今世界上关于XPS的刊物主要有: Journal of Electron Spectroscopy. Related Phenomena.企业包括:PHI公司,VG公司,Karatos 公司发展方向:单色化,小面积,成像XPS二、功能与特点(1)定性分析--根据测得的光电子动能可以确定表面存在哪些元素, a. 能够分析出了氢,氦以外的所有元素,灵敏度约0.1at%。
空间分辨率为 100um, X-RAY 的分析深度在 1.5nm 左右。
b. 相隔较远,相互干扰较少,元素定性的相邻元素的同种能级的谱线标识性强。
c. 能够观测化学位移,化学位移同原子氧化态、原子电荷和官能团有关。
化学位移信息是利用XPS进行原子结构分析和化学键研究的基础。
(2)定量分析--根据具有某种能量的光电子的强度可知某种元素在表面的含量,误差约20%。
既可测定元素的相对浓度,又可测定相同元素的不同氧化态的相对浓度。
(3)根据某元素光电子动能的位移可了解该元素所处的化学状态,有很强的化学状态分析功能。
(4)由于只有距离表面几个纳米范围的光电子可逸出表面,因此信息反映材料表面几个纳米厚度层的状态。
(5)结合离子溅射可以进行深度分析。
(6)对材料无破坏性。
(7)由于X射线不易聚焦, 照射面积大,不适于微区分析。
(8)是一种高灵敏超微量表面分析技术,样品分析的深度约为20Å,信号来自表面几个原子层,样品量可少至10的-8次方g,绝对灵敏度高达10的-18次方g。
三、原理XPS的产生当单色的X射线照射样品,具有一定能量的入射光子同样品原子相互作用:(1)光致电离产生光电子;(2)电子从产生之处迁移到表面;(3)电子克服逸出功而发射。
用能量分析器分析光电子的动能,得到的就是X射线光电子能谱。
这方面很多书上都介绍了,归根结底就是一个公式:E(b)= hv-E(k)-WE(b): 结合能(binding energy)hv: 光子能量 (photo energy)E(k): 电子的动能 (kinetic energy of the electron)W: 仪器的功函数(spectrometer work function)通过测量接收到的电子动能,就可以计算出元素的结合能。
铝靶:hv=1486.6 eV镁靶:hv=1253.6 eVXPS谱线中伴峰的

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