【摘要】 用能量为hν的特征X射线照射待测样品表面，光子将其全部能量转移给原子或分子中的束缚电子;由于X射线能量较高，主要是原子内层轨道上的电子被电离成自由电子。

用 X 射线光电子能谱(XPS)分析粉末固体状态的样品时，科学指南针检测平台工作人员在与很多同学沟通中了解到，好多同学仅仅是通过文献或者师兄师姐的推荐对XPS测试有了解，但是对于其原理还属于小白阶段，针对此，科学指南针检测平台团队组织相关同事对网上海量知识进行整理，希望可以帮助到科研圈的伙伴们；

 

  • XPS基本基本概念和原理

  XPS是基于光电效应来进行表面分析的。如图1所示，用能量为hν的特征X射线照射待测样品表面，光子将其全部能量转移给原子或分子中的束缚电子;由于X射线能量较高，主要是原子内层轨道上的电子被电离成自由电子。通过能量分析器和光电倍增管检测出射电子的能量及数量，根据爱因斯坦光电发射方程(Ek=hν－EB，其中:Ek为出射电子的动能;EB为样品中电子的结合能;hν为入射光子的能量)即可计算出样品的结合能。以被测电子的动能或结合能为横坐标，出射电子的数目为纵坐标即可绘制出被测样品的X射线光电子能谱图

 

(1）光电效应(photoelectron effect)

 

 

(2）结合能
将特定能级上的电子移到固体费米能级或移到自由原子或分子的真空能级所需消耗的能量。

(3）化学位移
化学位移的定义：由于原子所处的化学环境不同（与之相结合的元素种类和数量以及原子的化学价态）而引起的内层电子结合能的变化。 化学位移是判定原子化合态的重要依据，影响化学位移的因素有是原子的初态效应和终态效应。

 

2、光电子能谱分析方法

 

1）定性分析
谱线类型的确定：
①光电子谱线 ：光电子谱线的特点是一般情况下比较窄而且对称；

②X射线的伴峰：一般情况下由于X射线源并非完全单一引起， 同时区别Auger电子峰和X射线光电子峰；
③ Auger谱线：由于Auger电子的动能是固定的，X射线光电子的结合能是固定的，因此，可以通过改变激发源(如Al/Mg双阳极X射线源、 Mg阳极X射线源)观察伴峰位置的改变与否来确定；

④ X射线“鬼峰”：由于X射源的阳极可能不纯或被污染，则产生的X射线不纯。 “鬼峰”为非阳极材料X射线所激发出的光电子谱线；

⑤能量损失峰：光电子在离开样品表面的过程中有可能与表面的其它电子相互作用而损失一定的能量，从而在XPS低动能侧出现一些伴峰，即能量损失峰；

 

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