【摘要】 XPS测试基本原理问题解答

1.俄歇电子和荧光产生过程？

 

在XPS测试过程中，原子芯能级电子吸收X射线被电离，而相应的芯能级会留有空位，此时原子处于激发态会自发地发生弛豫，而退激发回到稳态。弛豫过程分为辐射弛豫和非辐射弛豫，前者发射出荧光，后者发射出俄歇电子。

 

XPS也会收集到俄歇电子，从而产生俄歇谱图。其中俄歇电子是多个电子参与的退激发过程产生的，在退激发过程中处于高能级的电子可以跃迁到这一空位同时释放能量，当释放的能量传递到另一层的一个电子，这个电子就可以脱离原子出射成为俄歇电子。

 

2.为什么p、d、f轨道都只会有两个裂分峰？

 

这是由于电子自旋-轨道偶合效应导致的，根据总量子数j(j=lL+Sl,S=±1/2)而使电子能级出现裂分。例如对于s轨道，j=1/2,对于p轨道，j=1/2和j=3/2。需要注意的是，对于p、d、f轨道的两个裂分峰的峰面积是存在固定的比例。

 

3.每种元素的特征谱峰一定吗？

 

除了H、He和少量放射性元素以外，元素周期表中的大多数元素都有相应的XPS特征谱峰，而且XPS谱峰具有元素“指纹效应”，可以用于鉴定元素的成分。同时原子外层电子结构变化会导致XPS特征谱峰出现有规律的化学位移，所以XPS可以通过观测化学位移，提供与化学态、分子结构或官能团相关的信息。需要注意的是，物种中含有多种组分，可能会存在特征谱峰重叠的问题，所以在判断元素成分和化学态的时候，除了关注特征谱峰外，也需要观察相应元素其他谱峰。

 

4.EDS探测深度比较深，不是表面的信息?

 

是的。这是由于两个实验技术的原理不同所导致的，如下图所示：因为XPS检测是出射的光电子，光电子的非弹性平均自由程较小，所以提供的是表面信息;而EDS检测的是出射的特征X射线，而特征X射线的穿透能力可以达到微米，所以提供的是信息深度是微米级别的。这两种实验技术提供互补的信息，可以帮助我们深入了解样品性质。

 

 

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