x射線熒光光譜儀的工作原理
閱讀：1955 發(fā)布時(shí)間：2021-7-16
X射線光電子能譜分析
X射線光電子能譜法（X-ray Photoelectron Spectrom-----XPS）在表面分析領(lǐng)域中是一種嶄新的方法。雖然用X射線照射固體材料并測(cè)量由此引起的電子動(dòng)能的分布早在本世紀(jì)初就有報(bào)道,，但當(dāng)時(shí)可達(dá)到的分辯率還不足以觀測(cè)到光電子能譜上的實(shí)際光峰,。直到1958年，以Siegbahn為首的一個(gè)瑞典研究小組觀測(cè)到光峰現(xiàn)象,，并發(fā)現(xiàn)此方法可以用來(lái)研究元素的種類及其化學(xué)狀態(tài),，故而取名“化學(xué)分析光電子能譜（Eletron Spectroscopy for Chemical Analysis-ESCA）。目前XPS和ESCA已*為是同義詞而不再加以區(qū)別,。
XPS的主要特點(diǎn)是它能在不太高的真空度下進(jìn)行表面分析研究,，這是其它方法都做不到的。當(dāng)用電子束激發(fā)時(shí),，如用AES法,，必須使用超高真空，以防止樣品上形成碳的沉積物而掩蓋被測(cè)表面,。X射線比較柔和的特性使我們有可能在中等真空程度下對(duì)表面觀察若干小時(shí)而不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果,。此外，化學(xué)位移效應(yīng)也是XPS法不同于其它方法的另一特點(diǎn),，即采用直觀的化學(xué)認(rèn)識(shí)即可解釋XPS中的化學(xué)位移,，相比之下，在AES中解釋起來(lái)就困難的多,。
1 基本原理
用X射線照射固體時(shí),，由于光電效應(yīng)，原子的某一能級(jí)的電子被擊出物體之外,，此電子稱為光電子,。
如果X射線光子的能量為hν，電子在該能級(jí)上的結(jié)合能為Eb,，射出固體后的動(dòng)能為Ec,，則它們之間的關(guān)系為： hν=Eb+Ec+Ws 式中Ws為功函數(shù),，它表示固體中的束縛電子除克服各別原子核對(duì)它的吸引外，還必須克服整個(gè)晶體對(duì)它的吸引才能逸出樣品表面,，即電子逸出表面所做的功,。上式可另表示為： Eb＝hν-Ec-Ws 可見，當(dāng)入射X射線能量一定后,，若測(cè)出功函數(shù)和電子的動(dòng)能,，即可求出電子的結(jié)合能。由于只有表面處的光電子才能從固體中逸出,，因而測(cè)得的電子結(jié)合能必然反應(yīng)了表面化學(xué)成份的情況,。這正是光電子能譜儀的基本測(cè)試原理。
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