当前课程知识点：现代材料分析方法 > 第四章 电子能谱分析 > 4.3 XPS结果分析 > XPS结果分析
同学们好
我们今天继续介绍我们的XPS
上次我们介绍了XPS的基本原理
今天我们来介绍
XPS的设备与相应的分析
我们来了解一下
XPS到底这个设备长什么样子
这里有一台ESCLAB
250 Xi的设备
来自于Thermal公司
设备需要一个比较大的面积
并且设备关键的部分
都是在真空环境内实现的
它主要包括有磁透镜
样品台
光电子传输镜
电子能量分析器
电子综合系统
离子枪等组成
样品都是在高真空的环境下
进行测试分析的
这是因为我们不能让
所产生的x射线光电子
在逸出的过程中受到其他原子的碰撞
而产生能量损失
我们再来看设备的示意图
电子枪会产生电子
而电子轰击铝阳极靶材
或者我们刚才提到有个镁阳极靶材
而产生特征X射线
x射线通过单色器过滤掉
不同波长的x射线
然后生成单色的x射线照射到样品上
产生x射线光电子
光电子经过聚焦后
通过半球形的电子能量分析
分离开不同能量的电子
并进行快速分析
从而获得不同电子
所对应的元素状态的结合能
我们由此获得的XPS的结果
首先它是一个全谱
我们前面也了解到
它的横坐标可以是结合能或者动能
而纵坐标是电子的counts
也就是它的计数
每个元素所对应不同的结合能
能可以分析每个元素的种类和含量
比如说我们在这个图上
我们所看到在硅的基片上
生长出二氧化硅
我们可以分析出
二氧化硅有什么样的杂质元素
但是如果说每个结果
仅仅是这样的情况
我们没有办法获得
化合价态和结合能的情况
我们还需要进行高分辨谱的分析
也就是对我们其中的
每一个谱进行进一步的放大
来了解到他在非常微小的范围内
是如何变化的
我们基于高分辨谱
可以确认元素的状态
包括化合价态和电负性
这里有两个例子
首先第一个我们看
是对碳的一个元素的情况
前面我们知道碳元素对应的电负性
所引起结合能的变化
这里我们有sp3主要是碳碳键
还有碳氧单键
碳氧双键等
我们对单一的测试结果进行拟合
可以很容易的获得
对应的键和相应的能量
这些都可以通过计算机来完成
右边这个图谱是
针对金属钼元素的化合价态的不同
所引起的结合能的变化
我们都知道钼的二价例子
4价离子和6价离子
对核外电子的束缚是完全不同的
所以我们可以由此来分辨出来
同时也看到电子存在
自旋状态的不同
每一个钼3d电子存在两个峰
也让我们的分析变得更加的复杂
这些只是基本的例子
接下来再来了解一下
对我们的实际应用当中
我们是如何来
利用XPS来分析材料的
第一个例子
我们知道我们在跑车在行驶的过程中
我们要尽可能的重量轻
同时的强度还要高
所以我们会用到很多轻质的材料
轻质的材料必须要求比较高的强度
碳纤维是一个非常好的材料
但是碳纤维到底哪一种的性能会更好
或者我们对碳纤维进行
如何的改性
才能获得最好的一个结果呢
XPS可以分析官能团的情况
比如说不同键的比例占多少
在这里我们对跑车中
所用的碳纤维的官能团进行分析
了解到他官能团
主要是哪一种来组成的
从而可以进一步的分析相应的情况
另外一个例子
我们也都知道古埃及人是非常聪明的
他们很早就有木乃伊
而木乃伊是
如何保存这么长的时间而不腐烂呢
我们也可以
利用XPS来进一步的分析
搞清楚它是如何来实现的
我们用XPS
对木乃伊表面的颜料进行分析
XPS结果表明颜料
主要是四氧化三铅
而不是三氧化二铁
通过以上我们可以
总结回顾一下XPS的功能
第一
它可以分析材料有什么元素
对我们研究未知材料是非常有用的
可以做个定性分析
而这些元素处于一个什么样的化学态
也可以做个定性分析
对于定量分析
我们可以非常清楚地知道
这里面每一种化学态的含量是多少
而通过对XPS成像分析
和二维面内的元素分布和价态的分布
就可以做的有包括缺陷的分析
表面污染物的检测和表面处理技术
这些都是通过元素和价态分布
来实现的
此外我们可以通过
离子数来深度刻蚀
或者做角分辨的
XPS研究元素或者元素的价态
在三维深度方向的分布
可以研究界面材料
这些做深度分析
不仅仅通过XPS来实现
通过其他方面都是有类似的原理
这部分我们就介绍了
XPS的设备和数据分析
这部分我们就介绍到这里
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
