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X射线xps光电子能谱分析基本原理

2016-04-24 11:55信息来源:未知

X射线xps光电子能谱分析基本原理


时间:2015-05-04| 点击: 154次

1 、基本原理

用X射线照射固体时,由于光电效应,原子的某一能级的电子被击出物体之外,此电子称为光电子。
如果X射线光子的能量为hν,电子在该能级上的结合能为Eb,射出固体后的动能为Ec,则它们之间的关系为: hν=Eb+Ec+Ws 式中Ws为功函数,它表示固体中的束缚电子除克服各别原子核对它的吸引外,还必须克服整个晶体对它的吸引才能逸出样品表面,即电子逸出表面所做的功。上式可另表示为: Eb=hν-Ec-Ws 可见,当入射X射线能量一定后,若测出功函数和电子的动能,即可求出电子的结合能。由于只有表面处的光电子才能从固体中逸出,因而测得的电子结合能必然反应了表面化学成份的情况。这正是光电子能谱仪的基本测试原理。
光电子能谱仪的基本测试数据

2 、xps仪器组成

XPS是精确测量物质受X射线激发产生光电子能量分布的仪器,其基本组成如图所示。
X射线光电子能谱分析仪器结构组成
与AES相似,XPS也具有真空系统、离子枪、进样系统、能量分析器以及探测器等部件。XPS中的射线源通常采用AlKα(1486.6eV )和MgKα(1253.8eV),它们具有强度高,自然宽度小(分别为830meV和680meV)。CrKα和CuKα辐射虽然能量更高,但由于其自然宽度大于2eV,不能用于高分辩率的观测。为了获得更高的观测精度,还使用了晶体单色器(利用其对固定波长的色散效果),但这将使X射线的强度由此降低。
由X射线从样品中激发出的光电子,经电子能量分析器,按电子的能量展谱,再进入电子探测器,最后用X Y记录仪记录光电子能谱。在光电子能谱仪上测得的是电子的动能,为了求得电子在原子内的结合能,还必须知道功函数Ws。它不仅与物质的性质有关,还与仪器有关,可以用标准样品对仪器进行标定,求出功函数。
 

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