1、光電子和俄歇電子能譜光電子和俄歇電子能譜v 原理v 特點v 應(yīng)用內(nèi)容內(nèi)容2原理原理光電效應(yīng)：光子的所有能量消耗于結(jié)合 電子的激發(fā) 能量關(guān)系可表示：能量關(guān)系可表示： 電子結(jié)合能電子結(jié)合能電子動能電子動能原子的反沖能量，原子的反沖能量，可忽略不計可忽略不計rkbEEEhv3根據(jù)激發(fā)源不同主要分為：vX射線光電子能譜(X-Ray Photoelectron Spectrometer 簡稱 XPS) XPS采用能量為1000-1500ev的射線源，能激發(fā)內(nèi)層電子v紫外光電子能譜(Ultraviolet Photoelectron Spectrometer 簡稱 UPS) UPS采用 或 作激發(fā)源,與X

2、射線相比能量較低，只能使原子的價電子電離光電子能譜光電子能譜I(21.2eV) He4II(40.8eV) He光電子能譜的最大特點: 可以獲得豐富的化學(xué)信息，它對樣品的損傷 最輕微，定量也是最大。 缺點: 由于X射線不易聚焦，因而照射面積不大，不 適宜微區(qū)分析。51元素及其化學(xué)狀態(tài)的定性分析元素及其化學(xué)狀態(tài)的定性分析v 方法：以實測光電子譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相對照，根據(jù)元方法：以實測光電子譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相對照，根據(jù)元素特征峰位置素特征峰位置( (及其化學(xué)位移及其化學(xué)位移) )確定樣品中存在哪些元確定樣品中存在哪些元素素( (及這些元素存在于何種化合物中及這些元素存在于何種化合物中) )。v 定性分

3、析原則上可以鑒定除氫、氦以外的所有元素。定性分析原則上可以鑒定除氫、氦以外的所有元素。v 分析時首先通過對樣品進(jìn)行全掃描，以確定樣品中存分析時首先通過對樣品進(jìn)行全掃描，以確定樣品中存在的元素；然后再對所選擇的峰進(jìn)行窄掃描，以確定在的元素；然后再對所選擇的峰進(jìn)行窄掃描，以確定化學(xué)狀態(tài)。化學(xué)狀態(tài)。光電子能譜的應(yīng)用光電子能譜的應(yīng)用6應(yīng)用實例應(yīng)用實例v右圖為已標(biāo)識的(C3H7)4NS2PF2的X射線光電子譜圖。v由圖可知，除氫以外，其它元素的譜峰均清晰可見。圖中氧峰可能是雜質(zhì)峰，或說明該化合物已部分氧化。 (C3H7)4NS2PF2的XPS譜圖72定量分析 方法：理論模型法、靈敏度因子法、標(biāo)樣法等。

4、應(yīng)用最廣的是元素(原子)靈敏度因子法, 一般誤差可以不超過20.3化學(xué)結(jié)構(gòu)分析 通過譜峰化學(xué)位移的分析不僅可以確定元素原子存在于何種化合物中，還可以研究樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu).8v俄歇電子能譜(Auger Electron Spectrometer 簡稱 AES)主要是通過檢測俄歇電子的能量和強(qiáng)度，從而獲得有關(guān)材料表面化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的信息的方法 AES大多用電子作激發(fā)源，因為電子激發(fā)得到的俄歇電子譜強(qiáng)度較大。俄歇電子能譜俄歇電子能譜9 元素的量元素的量 原子的電離截面原子的電離截面 當(dāng)原子與外來粒子發(fā)生作用時，發(fā)生電子躍 遷產(chǎn)生的概率 俄歇產(chǎn)率俄歇產(chǎn)率影響俄歇電子強(qiáng)度的因素影響俄歇電子強(qiáng)度的因素俄歇電

5、子產(chǎn)額與原子序數(shù)的關(guān)系 由圖可知，對于K層空穴Z19，發(fā)射俄歇電子的幾率在90以上隨Z的增加，X射線熒光產(chǎn)額增加，而俄歇電子產(chǎn)額下降。Z33時，俄歇發(fā)射占優(yōu)勢。10 逃逸深度逃逸深度 逃逸出的俄歇電子的強(qiáng)度與樣品的取樣深度存在指數(shù)衰減關(guān)系。 N=N0e-z/ N為到達(dá)表面的俄歇電子數(shù)，No為所有的俄歇電子數(shù)，Z為樣品取樣深度，為非彈性散射平均自由程。 11俄歇電子能譜的優(yōu)點俄歇電子能譜的優(yōu)點： 作為固體表面分析法，其信息深度取決于俄歇電子逸出深度(電子平均自由程)。對于能量為50eV2keV范圍內(nèi)的俄歇電子，逸出深度為0.42nm。深度分辨率約為1nm，橫向分辨率取決于入射束斑大小。 可分析除

6、H、He以外的各種元素。 對于輕元素C、O、N、S、P等有較高的分析靈敏度。 可進(jìn)行成分的深度剖析或薄膜及界面分析。12 不能分析氫和氦元素； 定量分析的準(zhǔn)確度不高； 對多數(shù)元素的探測靈敏度為原子摩爾分?jǐn)?shù) 0.1%1.0% 電子束轟擊損傷和電荷積累問題限制其在有機(jī)材料、生物樣品和某些陶瓷材料中的應(yīng)用； 對樣品要求高，表面必須清潔。 不足：不足：131定性分析定性分析作用作用：根據(jù)實測的直接譜(俄歇峰)或微分譜上的負(fù)峰的位置識別元素。方法方法：與標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行對比。注意注意：由于電子軌道之間可實現(xiàn)不同的俄歇躍遷過程，所以每種元素都有豐富的俄歇譜，由此導(dǎo)致不同元素俄歇峰的干擾。 對于原子序數(shù)為314的元素，最顯著的俄歇峰是由KLL躍遷形成的；對于原子序數(shù)1440的元素，最顯著的俄歇峰則是由LMM躍遷形成的俄歇電子能譜的應(yīng)用俄歇電子能譜的應(yīng)用14右圖為俄歇電子能量圖主要俄歇峰的能量用空心圓圈表示，實心圓圈代表每個元素的強(qiáng)峰152定量分析定量分析v基本上是半定量的水平(常規(guī)情況下，相對精度僅為30%左右) v常用的定量分