当前课程知识点：现代材料分析方法 > 第四章 电子能谱分析 > 4.1 电子能谱概述 > 电子能谱概述
同学们大家好
我是哈尔滨工业大学（深圳）
材料科学与工程学院的武俊伟
欢迎来到现代材料分析方法的课堂
今天我们开始学习电子能谱分析
在电子能谱分析这节课里
首先我们来了解下
电子能谱分析的概述
接下来介绍XPS和
俄歇电子能谱
我们首先回顾一下
现代分析技术的基本原理图
简单来讲
都是这样的原理来
搭建设备或数据分析
一定的入射波或者粒子轰击样品表面
样品会发射出一定的发射波或者粒子
该发射波或者粒子被探测器收集起来
然后通过数据处理后
计算机上显示出来
获得我们想要的结果
我们的电子能谱分析也是同样的原理
首先我们来了解下
电子能谱分析的概念
电子能谱分析是
一种表面（界面）物理分析方法
通过用单色光
X射线
紫外光或电子束照射样品
产生光电子或俄歇电子
收集这些电子
所带有的样品表面信息和能量
从而对样品的组成和
表面元素状态进行分析的方法
这里面有几个关键词我们要了解下
表面（界面）
单色光
光电子或者俄歇电子
电子能谱分析就是基于
这三个关键词来进行分析表征的
然后来看左边这个图
有一定能量的入射光
撞击到某一原子核外电子上
电子受到该能量
脱离了原子核的束缚
可以变成具有一定动能的光电子
该光电子离开后
留下一个空位
离原子核较远位置的电子
看到这个空缺
把该位置给填补上
填补过程中
由于两者之间存在能量差
会释放出一定的能量
该释放的能量有两种形式
荧光X射线
释放的能量还可以转移给第三个电子
获得能量的电子
就可以脱离原子核的束缚
以一定的动能跑出去
这个电子叫俄歇电子
我们本次电子能谱主要研究的是
光电子
俄歇电子
我们前面介绍了
有三个基本概念
单色光
光电子
俄歇电子
我们在了解一下基本概念
单色光和单色光源
单色光
具有单一频率的光
白光是由红橙黄绿青蓝紫
七中不同颜色的光组合起来的
所以白光不是单一频率的光
而单色光需要
将其他不同频率的光过滤掉
单一频率的光才叫单色光
单色光源
产生单色光的光源
我们再来了解一下基态原子
光电子
基态原子是
不电离
不激发
不离解的自由原子
光电子
基态原子在光子作用下
电离产生的电子
所以据激发源的不同
我们可以称之为
X射线光电子
或者紫外光电子
用X射线激发基态原子产生的电子
叫X射线光电子
紫外光电子
用紫外光激发基态原子产生的电子
上页我们介绍了
三个关键词中的
单色光
光电子
接下来我们了解表面和界面
我们首先看这个图
这里我们有表面
而由于1和2是不同的相
他们之间还有个界面
可以考虑到在表面
和界面位置处和本体是有一定差异的
为什么会有这个差异呢
我们首先了解一下理想晶体
理想晶体
是由一种称为“晶胞”的结构单元
在三维空间中重复排列
而形成的一个无限“连续体”
但实际上各种物质并不是无限连续的
而是有尽头的
这个尽头就是不同物质的交界处
即所谓界面
如固气界面是固体与气体的界面
固液界面是固体与液体的界面
同样还有液液界面
固固界面
在英文中也有几个词
分别是
surface free energy
surface tension
表面和界面处与本体存在一定的差异
甚至完全不同
造成这种差别会有不同的原因
包括有
外来物在表面的吸附
污染
表面的氧化
腐蚀和摩擦
人为加工的表面
如离子注入
钝化和各种涂层
由此
也导致了
固体表面状态发生了变化
包括表面成分
结构
配位
化学键性
能带
电子态等等
对材料的许多物性以及
相关的应用和理论
都有非常重要的意义
我们 通过分析以上的手段
就可以了解
表面相关状态的变化
那为什么过去我们分析的相对比较少
是因为
固体表面问题
一直受到实验手段的局限
电子能谱则是专门进行界面分析
电子能谱主要用于
研究≤2-5nm尺度的
表面成分与状态
比如右边这个图
我们了解了
氧气在铂表面的反应
氧气在铂元素表面的分解
具有高活性的氧原子
并和CO结合生成二氧化碳
因此铂元素的表面状态非常重要
铂元素的表面状态就非常重要
电子能谱可以提供
非常有效的分析手段进行表征
根据激发源的不同
电子能谱分为
X射线光电子能谱
简称XPS
俄歇电子能谱
简称 AES
紫外光电子能谱
简称 UPS
我们分别来观察
下面三种不同的示意图
X射线光电子能谱中
采用X设备激发内层电子
产生X射线光电子
俄歇电子能谱中
采用电子束作为激发源激发内层电子
产生俄歇电子
而还有一种紫外光电子能谱中
采用紫外线作外作为激发源
产生光电子
在这里面呢
X射线光电子和
俄歇电子能谱是我们应用比较多的
接下来我们重点介绍
X射线光电子和
俄歇电子能谱
紫外光电子能谱用的相对较少
我们这里不再详细介绍
以上就是电子能谱分析的概述
今天我们就介绍到这里
同学们再见
-1.1 X射线的性质及X射线的产生
-1.2 X射线谱
--X射线谱
-1.3 X射线与物质的作用
-1.4 衍射的几何条件
--衍射的几何条件
--衍射的几何条件-小测
-1.5 X射线的衍射方法
--X射线的衍射方法
--X射线的衍射方法-小测
-1.6 X射线的衍射数据
--X射线的衍射数据
--X射线的衍射数据-小测
-1.7 X射线衍射物相定性分析
--X射线衍射物相定性分析-小测
-1.8 物相定量分析方法
--物相定量分析方法
--物相定量分析方法-小测
-第一章测试题
-2.1 显微分析概论
--显微分析概论
-2.2 电子光学基础
--电子光学基础
-2.3 透射电子显微镜结构和成像原理（上）
-2.4 透射电子显微镜结构和成像原理（下）
-2.5 透射电镜的电子像衬度原理
-2.6 电子衍射
--电子衍射
-2.7 薄膜样品的制备
--薄膜样品的制备
-2.8 扫描电镜的工作原理
--扫描电镜的工作原理-小测
-2.9 电子束与固体的相互作用
--电子束与固体的相互作用-小测
-2.10 扫描电镜的结构和性能参数
--扫描电镜的结构和性能参数-小测
-2.11 二次电子像的衬度原理
--二次电子像的衬度原理-小测
-2.12 背散射电子像的衬度原理
--背散射电子像的衬度原理-小测
-2.13 波谱和能谱分析
--波谱和能谱分析
--波谱和能谱分析-小测
-2.14 扫描电镜的样品制备
--扫描电镜的样品制备-小测
-2.15 扫描隧道显微镜
--扫描隧道显微镜-测试
-2.16 原子力显微镜的工作原理及应用
--原子力显微镜的工作原理及应用-测试
-第二章测试题
-3.1 红外光谱概述与原理
--红外光谱概述与原理-小测
-3.2 红外光谱图解析与仪器构造
--红外光谱图解析与仪器构造-小测
-3.3 拉曼光谱概述与原理
--拉曼光谱概述与原理-小测
-3.4 拉曼光谱图解析和仪器构造
--拉曼光谱图解析和仪器构造-小测
-3.5 核磁共振氢谱的基本原理
-3.6 核磁共振谱仪的构造与氢谱解析
-3.7 质谱分析概述及原理
-3.8 离子的类型及质谱基本术语
-3.9 质谱分析及联用技术
-3.10 紫外-可见吸收光谱的基本原理
-3.11 紫外-可见吸收光谱的仪器构造与应用
-3.12 分子荧光光谱的基本原理
-3.13 分子荧光光谱的特征与仪器构造
-第三章测试题
-4.1 电子能谱概述
--电子能谱概述
-4.2 XPS基本原理
--XPS基本原理
-4.3 XPS结果分析
--XPS结果分析
-4.4 俄歇电子能谱(上)
-4.5 俄歇电子能谱(下)
-5.1 DTA基本原理
--DTA基本原理
-5.2 DTA基本结构
--DTA基本结构
-5.3 DTA曲线影响因素
-5.4 DTA定性定量分析
-5.5 DSC基本原理
--DSC基本原理
-5.6 热重法
--热重法
-第五章测试题
