x射線熒光光譜儀的工作原理

X射線光電子能譜分析 X射線光電子能譜法（X-ray Photoelectron Spectrom-----XPS）在表面分析領(lǐng)域中是一種嶄新的方法。雖然用X射線照射固體材料并測量由此引起的電子動(dòng)能的分布早在本世紀(jì)初就有報(bào)道，但當(dāng)時(shí)可達(dá)到的分辯率還不足以觀測到光電子能譜上的實(shí)際光峰。直到1958年，以Siegbahn為首的一個(gè)瑞典研究小組觀測到光峰現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)此方法用來研究元素的種類及其化學(xué)狀態(tài)，故而取名“化學(xué)分析光電子能譜（Eletron Spectroscopy for Chemical Analysis-ESCA）。目前XPS和ESCA已*為是同義詞而不再加以區(qū)別。 XPS的主要特點(diǎn)是它能在不太高的真空度下進(jìn)行表面分析研究，這是其它方法都做不到的。當(dāng)用電子束激發(fā)時(shí)，如用AES法，必須使用超高真空，以防止樣品上形成碳的沉積物而掩蓋被測表面。X射線比較柔和的特性使我們有可能在中等真空程度下對表面觀察若干小時(shí)而不會(huì)影響測試結(jié)果。此外，化學(xué)位移效應(yīng)也是XPS法不同于其它方法的另一特點(diǎn)，即采用直觀的化學(xué)認(rèn)識(shí)即可解釋XPS中的化學(xué)位移，相比之下，在AES中解釋起來就困難的多。 1 基本原理 用X射線照射固體時(shí)，由于光電效應(yīng)，原子的某一能級(jí)的電子被擊出物體之外，此電子稱為光電子。 如果X射線光子的能量為hν，電子在該能級(jí)上的結(jié)合能為Eb，射出固體后的動(dòng)能為Ec，則它們之間的關(guān)系為： hν=Eb+Ec+Ws 式中Ws為功函數(shù)，它表示固體中的束縛電子除克服各別原子核對它的吸引外，還必須克服整個(gè)晶體對它的吸引才能逸出樣品表面，即電子逸出表面所做的功。上式可另表示為： Eb＝hν-Ec-Ws 可見，當(dāng)入射X射線能量一定后，若測出功函數(shù)和電子的動(dòng)能，即可求出電子的結(jié)合能。由于只有表面處的光電子才能從固體中逸出，因而測得的電子結(jié)合能必然反應(yīng)了表面化學(xué)成份的情況。這正是光電子能譜儀的基本測試原理。