多功能型光电子能谱仪详细配置及技术指标

多功能型光电子能谱仪详细配置及技术指标

一、系统主要结构和功能要求

1.仪器主体为两室结构，分别是分析室和样品制备室兼快速进样室；

2.超高真空分析室内应实现单色化XPS、双阳极XPS、成像XPS、深度剖

析XPS、离子散射谱ISS、能量损失谱REELS、紫外光电子能谱（UPS）、自动化五轴样品台及样品加热等功能；配备独立的从粗真空到超高真空

抽气系统；

3.样品制备室应实现样品的大束斑离子清洁、至少三个样品托的停放台以

及超高真空监测等功能；配备独立的从粗真空到超高真空抽气系统；

二、系统各部分详细配置及相应要求：

1. 分析室

1.1 真空腔及抽气系统

1.1.1 真空腔为纯μ金属制造，外径不低于300mm；

1.1.2 抽气系统为钛升华泵、磁悬浮涡轮分子泵以及机械泵各一套；

1.1.3 烘烤12小时并完成除气，抽气48小时后，系统本底真空优于

5.0x10-10 mbar;

1.2 能量分析器

1.2.1 180ο半球能量分析器，半径不小于150mm；

1.2.2 能量扫描范围为0~5000 eV；

1.2.3 外罩为纯μ金属制造；

1.3 探测器

1.3.1 电子倍增器,用于XPS能谱；

1.3.2 微通道板探测器，用于XPS成像，可实现小于6μm成像区域的能谱获取；

1.4 单色化X射线源

1.4.1 微聚焦单色化Al Kα X射线源;

1.4.2 束斑面积从900μm到200μm连续可调；

1.4.3 最优能量分辨率：对Ag3d5/2峰，半高宽优于0.45 eV；

1.4.4 大束斑灵敏度：对Ag3d5/2峰能量分辨优于0.5 eV时，灵敏度

（要求为常规工作条件下实际值）应好于400k cps；

1.4.5 60μm束斑灵敏度：对Ag3d5/2峰的能量分辨优于0.5 eV时，

灵敏度（要求为常规工作条件下实际值）应好于20k cps；

1.4.6 20μm 束斑灵敏度：对Ag3d5/2峰的能量分辨优于0.5 eV时，

灵敏度（要求为常规工作条件下实际值）应好于500 cps；

1.5 双阳极X射线源

1.5.1 Al/Mg双阳极Al Kα X射线源，单源功率均不低于400W；1.5.2 对Ag 3d5/2峰，能量分辨优于0.8eV时，灵敏度优于650,000 cps 1.5.3 另提供高能X射线源Zr/Ti双阳极靶材一套，实现高能XPS以

及高能XAES；

1.6 成像XPS

快速平行成像，对Ag3d5/2，线扫描的最佳空间分辨率优于3 μm；

1.7 超高真空监测装置

1.7.1 可实现大气至10-10mbar范围的连续真空测量；

1.7.2 系统软件可显示系统真空压力值；

1.8 离子散射谱ISS

在1 keV He离子作用于清洁金表面，能量分辨优于15eV时，灵敏度应优于20,000 cps/nA；

1.9 电子能量损失谱REELS

分析室可实现电子能量损失谱配置，电子枪发射的电子最高能量应不低于1000eV，能量分辨率优于0.5eV;

1.10 深度剖析离子枪

1.10.1 工作气体为He、Ar或Ne；

1.10.2 离子能量100 eV ~ 3000 eV连续可调；

1.10.3 3keV情况下，束流应高于6 μA；

1.10.4 在

2.5uA和4keV时，束斑直径应不高于200 μm；

1.10.5 差分抽气，离子枪工作时，分析室内真空度优于 3.0x10-7 mbar；

1.10.6 可通过离子束流的偏转和扫描，实现Ar离子致SEM谱；

1.11 样品台

1.11.1 轴向：5轴样品台，即X、Y、Z移动，倾斜及旋转；

1.11.2 移动：X方向不小于50 mm，Y方向不小于20mm，Z方向不

小于10 mm；

1.11.3 移动精度1μm；

1.11.4 倾斜：以水平方向为轴-90º～＋60º；

1.11.5 通过样品实时图像上，可通过鼠标点击实现样品台的移动；

1.11.6 加热和冷却：可实现最高600K的加热以及最低170K的冷却；

1.12 电荷中和系统

对PET绝缘样品，在O-C=O结构中C1s峰能量分辨(FWHM)优

于0.82 eV时，C-C结构中C 1s峰的灵敏度（要求为正常工作条

件下的真实测量值）优于60,000 cps；

1.13 样品观察

1.13.1可变焦彩色CCD摄像头电视显示系统，能清楚观察样品500um~3mm区域图象；

1.13.2 分析室需具备CF75观察视窗两个，并装有防X射线玻璃；

1.13.3 观察窗口法线方向需位于水平线以上，以方便观察。

1.14 俄歇电子能谱（AES）

1.14.1电子枪：肖特基场发射电子枪；

1.14.2系统配有满足绝缘样品AES电荷中和需要的离子中和源

1.14.3 空间分辨率，10keV／5nA时优于95nm；

1.14.4 10kV／5nA（FRR＝0.5％）时Cu样品LMM峰（918eV），强

度不低于600k cps，与955eV处背景相比，10keV时信噪比

好于750:1；

2. 样品制备室

2.1真空腔及抽气系统

2.1.1 不锈钢制造；

2.1.2 抽气系统为独立的一套涡轮分子泵和机械泵；

2.1.3 本底真空度应优于8.0x10-9 mbar;

2.2 多层样品停放台

可一次停放至少三个样品托；

2.3 大束斑样品清洁离子枪

2.3.1 工作气体为He、Ar或Ne；

2.3.2 离子能量300 eV ~ 3000 eV连续可调；

2.3.3 束斑最大直径15~20 mm；

2.5 超高真空监测装置

超高真空阴极离子规一套；

4. 系统控制及标定

4.1 谱仪参数设置，系统软件应实现可视化操作；

4.2 谱仪硬件控制

4.2.1分析部件均可通过系统软件控制

4.2.2 系统软件具备可视化操作界面，实现对真空泵、阀门、真空

规、离子枪、中和枪以及加热冷却等的控制；

4.2.3 所有进气阀门均可通过软件控制实现自动化开启和关闭；

4. 2.4 系统软件内置真空安全互锁控制模块，可有效禁止真空设备

的误操作。

4.4 多功能样品台，样品台移动可通过鼠标操作实时的光学像而实现，并具有可视化操作界面，

5. 随系统计算机一台，预装数据采集和处理软件包

5.1 数据处理方法：定性分析、定量分析、曲线拟合等；

5.2 需具备SMART本底扣除方法；

5.3 数据库：包括完整的XPS、AES和ISS数据库；

5.4 实验数据（原始数据及分析结果）可存为通用格式，并能导入Microsoft Office 软件；