(完整版)XPS和俄歇电子能谱

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05-光电子能谱分析XPS和俄歇电子能谱AES-

Al元素由于所处化学环境不同，其2P电子的结合能不同
23
（2）屏蔽效应引起化学位移
屏蔽效应定义：原子的内层电子同时受到原子核的电场引力和外层电子的斥力作用，外层电子对内层电子的斥力作用抵消了一部分核电荷，从而削弱了核电荷对该内层电子的吸引力，这种斥力作用称为屏蔽效应。
当外层电子云密度减少时，屏蔽作用将减弱，内层电子的结合能增加；反之则结合能将减少。
7
每一壳层的电子轨道又可分为几个亚层
n
1K 2L 3M 4N
1S 2S 2P
3S 3P 3d 4S 4P 4d 4f
➢ 壳层K、L、M、N对应主量子数n=1、2、3、4……
➢ 每一主壳层内，电子分居不同的亚层亚层s、p、d、f……，分别对应角量子数l=0、1、2、3…… 每个亚层最多能容纳的电子数：s—2个电子；p—6个电子； d—10个电子；f—14个电子
19
相关知识回顾
20
相关知识回顾
21
h Eb 样 Ek
样
φ设备
h Eb 设备 Ek'
Eb h -设备 - Ek'
不同元素的原子各层能级上的电子结合能数值不同
表面元素分析
22
2、化学位移
（1）化学位移的定义同一原子由于所处的化学环境不同而引起的内层电子结合能的变化，在谱图上表现为谱峰的位移，这一现象称为化学位移。
→计算Eb，获得计数率相对于电子结合能的光电子能谱。
31
（二）光电子能谱图
光电子能谱图：光电子产额（强度）对光电子结合能（或动能）的分布图
光电子能谱谱线（谱峰）以被激发出电子原来所在能级命名。
光电子谱线：不同结合能的一系列峰组成的电子能谱图，即元素的特征谱峰群，每个峰对应于一个原子能级；在XPS中，很多强的光电子谱线一般是对称的，并且很窄。

XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表

电子能谱(Electron Spectroscopy)
2−2
第二章 X 射线光电子能谱(XPS)
XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 又被称为 ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) 它是以 X 射线为探针检测由表面出射的光电子来获取表面信息的这些光电子主要来自表面原子的内壳层携带有表面丰富的物理和化学信息 XPS 作为表面分析技术的普及归因于其高信息量其对广泛样品的适应性以及其坚实的理论基础本章将介绍 XPS 方法并阐述其理论仪器谱的表示及其应用
II 射线光电子能谱(XPS)
XPS 的物理基础......................................................................................................................3 1. X 射线与物质的相互作用 ......................................................................................................3 2. 光电效应 .................................................................................................................................3 3. 电离过程和弛豫过程 ....................................................................................

俄歇电子能谱

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◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆ (三) 定性分析：根据俄歇峰位置确定元素 1．微分谱的一般特点负峰尖锐，正峰较小 2．元素鉴定指纹鉴定 (除氢、氦) －－俄歇电子标准谱手册 (1) 找最强线，查手册确定元素 (2) 找出该元素所有谱线 (3) 重复上述两步 (4) 若有重叠，综合考虑金3.品改质变•初高级追束求能量我，们排让除你初更级放电心子！能量损失峰
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◆语文•选修\三中种国最小说基欣本赏的•(表配面人教分版析)方◆ 法
名称俄歇电子能谱 X射线光电子能谱二次离子质谱
激发源
AES 电子
XPS X射线
SIMS 离子
检测粒子俄歇电子
特点
EABC＝EA-EB-EC 定量较好
分辨率高
缺点轻元素不能分析金品质•高追求
光电子
二次离子
Ek＝hν-Eb
Δ 无辐射过程(即Auger过程)：
一外层电子填充空位，使另一个电子脱离原子发射出去 (例L1上电子填充K能级空位，同时L3上的电子发射出去，称KL1L3俄歇跃迁)。
标记：
WXY来标记金品质•高激追发求空穴我所们在让轨你道更能放级心！
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◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆ 特点： Δ 第二个电子在弛豫过程中释放的能量，须大于或至少等于第三个电子的束缚能。 Δ 终态为二重电离状态。 Δ H和He只有一个K壳层，最多只有2个电子，无法产生Auger跃迁。
（一）俄歇电子能谱
由二次电子能量分布曲线看出：俄歇信号淹没在很大的本底和噪声之中。
问题：提高信背比、信噪比金品质•高追求我们让你更放心！
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xps与aes(x射线光电子能谱与俄歇电子能谱)

?x射线光电子能谱xps电子结合能元素原子价态表面原子?俄歇电子能谱aes表面元素分析结合能元素的原子价态结合态?真空紫外光电子能谱ups电子结合能电子结构组分杂质原子能带结构?电子能量损失谱eels表面结构分析xx射线光电子能谱射线光电子能谱xpsxps用x射线做激发源去轰击样品使原子或分子的内层电子受激发射出来并直接测量二次电子的能量这种能量表现为二次电子的结合能ebeb随元素而不同并且有较高的分辨力它不仅可以得到原子的第一电离能而且可以得到从价电子到k壳层的各级电子电离能有助于了解离子的几何构型和轨道成键特征是目前表面分析中使用最广的谱仪之一
真空紫外光电子能谱(UPS){电子结合能、电子结构}
电子能量损失谱(EELS) {表面结构分析}
X射线光电子能谱（XPS）
用X射线做激发源去轰击样品，使原子或分子的内层电子受激发射出来，并直接测量二次电子的能量，这种能量表现为二次电子的结合能 Eb , Eb随元素而不同，并且有较高的分辨力，它不仅可以得到原子的第一电离能，而且可以得到从价电子到K 壳层的各级电子电离能，有助于了解离子的几何构型和轨道成键特征，是目前表面分析中使用最广的谱仪之一。
光电子能谱分析
电子能谱是多种表面分析技术集合的总称。电子能谱是通过分析各种冲击粒子与原子、分子或固体间碰撞后所发射出的电子的能量来测定原子或分子中电子结合能的分析技术。
电子能谱主要包括： X射线光电子能谱（XPS）{电子结合能、元素原子价态、表面原子
组分、杂质原子能带结构}
俄歇电子能谱（AES）{表面元素分析、结合能元素的原子价态、结合态}
计数 / 任意单位
C KLL Ti KLL
O KLL
278.0
415 385
510

材料分析测试技术--AES与XPS分析方法

样品：2024 Al合金
涂层：Ce(NO3)3
1.定量分析公式
I—谱线强度 s—灵敏度因子
纯Ce4+u' ' '峰面积占总面积的14%
Ce 沉积速率随时间增大
Ce-Ogroup (529.5ev)
Al-O group (531.6ev)
Ce-OH group (532ev)
XPS分析结论
• 缺点：
(1)定量分析的准确度不高； (2)电子束轰击损伤和电荷积累问题限制其在有机材料、生物样品和某些陶瓷材料中的应用； (3)对样品要求高，表面必须清洁、光滑等； (4)不能分析H、He。
X射线光电子能谱（XPS）
1.工作原理:
当X射线与样品相互作用后，激发出某个能级上的电子，测量这一电子的动能，就能得到样品中有关电子结构的信息。
②二次电子
①弹性散射峰
③俄歇电子峰
基本原理
• 俄歇电子和俄歇跃迁俄歇电子
L3 L2 L1
L3 L2 L1
入射电子 K K
俄歇至少涉及两个能级和三个电子，适用于除氢、氦以外所有元素分析
俄歇电子能量
对于WXY跃迁,实际测量到的俄歇电子的动能：
E（Z）=EW（Z）-EX（Z）-EY（Z+△）-ØA
不同原子序数的原子主要跃迁的俄歇电子能量图
俄歇电子强度
• 俄歇电子强度就是俄歇电流大小。对于某一基体材料中的A元素发生WXY俄歇跃迁产生的俄歇电流IA通常表示为：
IA(WXY)=IPσA(EP,EW)PA(WXY)λA(EWXY)[1+rA(EP,EW)]RTnA
• 俄歇电流与俄歇微分谱峰峰高成正比
电子束与样品作用后产生的粒子和波如下图:

XPS--电子能谱分析法

3．化学结构分析
通过谱峰化学位移的分析不仅可以确定元
素原子存在于何种化合物中，还可以研究样品的化学结构。

从图中可以看到，这些化合物中的碳原子分别处于两种不同的化学环境中(一种是苯环上的碳，一种是羧基碳)，因而它们的C1s 谱是两条分开的峰。谱图中两峰的强度比4:6、 2:6和1:6恰好符合3种化合物中羧基碳和苯环碳的比例。由此种比例可以估计苯环上取代基的数目，图13-13 1，2，4，5-苯四甲酸；1，2苯二甲酸和苯甲酸钠的C1s光电子谱图从而确定其结构。
歇能谱仪结合构成扫描俄歇微探针(SAM)，可实现样品成分的点、线、面分析和深度剖面分析。由于配备有二次电子和吸收电子检测器及能谱探头，使这种仪器兼有扫描电镜和电子探针的功能。
三、俄歇电子能谱分析
1．定性分析任务：根据实测的直接谱(俄歇峰)或微分谱上的负峰的位置识别元素。方法：与标准谱进行对比。注意：由于电子轨道之间可实现不同的俄歇跃迁过程，所以每种元素都有丰富的俄歇谱，由此导致不同元素俄歇峰的干扰。对于原子序数为3~14的元素，最显著的俄歇峰是由KLL跃迁形成的；对于原子序数14~40的元素，最显著的俄歇峰则是由LMM跃，聚氟乙烯 C1s对应于不同的基团CFH-与-CH2-成为两个部分分开且等面积的峰。
图13-14 两种聚合物的C1s电子谱图 (a)聚乙烯 (b)聚氟乙烯
化学位移示例
图13-2 Mo(110)面俄歇能谱
伴峰
由于俄歇电子逸出固体表面时，有可能产
生不连续的能量损失，从而造成在主峰的低能端产生伴峰的现象。如：入射电子引起样品内壳层电子电离而产生伴峰(称为电离损失峰)；又如：入射电子激发样品(表面)中结合较弱的价电子产生类似等离子体振荡的作用而损失能量，形成伴峰(称等离子体伴峰)等。

XPS和俄歇电子能谱ppt

xps和俄歇电子能谱
xx年xx月xx日
目录
contents
引言xps技术的基本原理aes技术的基本原理xps和aes技术的应用案例xps和aes技术的前景展望
01
引言
1
xps和aes技术的简介
2
3
XPS（X射线光电子能谱）和AES（俄歇电子能谱）是表面科学中常用的两种技术。
XPS用于测量样品表面的元素组成和化学状态，而AES则用于测量表面不同深度层次上的元素组成和化学状态。
太阳能电池
XPS和AES可以用于分析太阳能电池表面的元素组成和化学状态，以优化太阳能电池的性能。
xps和aes技术在新能源领域的应用
锂离子电池
XPS和AES可以用于分析锂离子电池正负极材料的元素组成、化学状态和界面反应，以优化电池性能和寿命。
燃料电池
XPS和AES可以用于分析燃料电池催化剂的元素组成、化学状态和表面反应，以提高燃料电池的效率和稳定性。
俄歇电子能谱的作用S技术的优点包括：高分辨率、高灵敏度、能够提供元素的化学态和电子态信息等。但是，AES技术也存在一些缺点，例如样品制备复杂、测试成本高、测试时间长等。此外，对于某些元素，如氢、氦等，AES技术的检测限较高。
03
aes技术的基本原理
AES（Auger Electron Spectroscopy）是一种表面分析技术，它通过测量俄歇电子的能量分布来推断样品表面的元素组成和化学状态。俄歇电子是高能电子与样品原子或分子相互作用后，从样品中发射出的次级电子。AES技术利用能量分析器测量俄歇电子的能量分布，以获得样品的化学信息。
xps技术在材料表面分析中的应用
03
表面掺杂
AES可以用于改变材料表面的元素组成，如掺杂金属或非金属元素，以改变材料的性质。

第十二讲 X射线光电子谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)

7
AES Auger效应
❖Auger跃迁
Auger跃迁的标记以空位、跃迁电子、发射电子所在的能级为基础。如初态空位在K能级，L1 能级上的一个电子向下跃迁填充K空位，同时激发L3上的一个电子发射出去便记为KL1L3。一般地说，任意一种Auger过程均可用WiXpYq来表示。此处，Wi, Xp和Yq代表所对应的电子轨道。
6
AES Auger效应
❖Auger效应
在原子内某一内层电子电离而形成空位(如K层)，则该电离原子的去激发可以有两种方式： ➢一个能量较高态的电子填充该空位，同时发出特征 X射线，即辐射跃迁。 ➢一个较高能量的电子跃迁到空位，同时另一个电子被激发发射，这是一无辐射跃迁过程，这一过程被称为Auger效应,被发射的电子称为Auger电子。
这样
EWXY(Z) = EW(Z) EX(Z) EY(Z) [EY(Z+1) EY(Z)] A
16
AES Auger电子的能量和产额
❖Auger电子能量的半经验方法
从量子力学的观点看，WXY和WYX过程是无法区
分的，因此有 EWXY(Z) = EWYX(Z)
一种处理方法是取 β=1 ，做两个过程的平均，即
❖ Auger电子谱仪目前主要由Auger电子激发系统电子枪，Auger电子能量分析系统电子能量分析器，超高真空系统，数据采集和记录系统及样品清洗、剖离系统组成。
30
AES AES装置
❖电子枪
➢ 电子枪是用于激发Auger电子的装置。Auger电子的能量一般在0~2000eV之间，所以电子枪的加速电压一般在5 keV以上。
Auger电子能谱(AES)
Auger Electron spectroscopy

XPS谱图的初级结构光电子谱峰俄歇电子谱峰价带谱511

5.2.1、震激谱线(shake-up lines)

震激特征在与顺磁物质关联的过渡金属氧化物中是十分普遍的。常出现在具有未充满的d或f价轨道的过渡金属化合物和稀土化合物中。某些具有共轭电子体系的化合物。

有机物中碳的C 1s震激峰(*)与芳香或不饱和结构相关。出现在比主峰结合能约高6.7 eV的位置处。
C1s，Ag3d5/2等
此外，由于相近原子序数的元素激发出的光电子的结合能有较大的差异，因此相邻元素间的干扰作用很小。
（1）光电子谱线特征

峰位置(结合能)。与元素及其能级轨道和化学态有关。峰强度。与元素在表面的浓度和原子灵敏度因子成正比。对称性。金属中的峰不对称性是由金属EF附近小能量电子-空穴激发引起，即价带电子向导带未占据态跃迁。不对称度正比于费米能级附近的电子态密度。峰宽(FWHM)光电子线的谱线宽度来自于样品元素本质信号的自然宽度Γ、X射线源的自然线宽、仪器参数以及样品自身状况的宽化因素等四个方面的贡献。一般高分辨主峰峰宽值在0.3～1.7 eV之间。
第5章、谱图的一般特征
1. 2. 3.
XPS谱图的初级结构 XPS谱图的次级结构 AES谱图的特征性质
5.0、XPS谱图的形式
XPLeabharlann 谱图的采集：XPS谱图是通过用X射线照射样品材料的同时测量从材料表面出射的电子的能量和数目而得到的。光电子信号强度I 随能量的变化关系(I ~ EB)；全扫描谱(Survey scan)：扫描能量范围宽（01100eV），灵敏度高(分辨力低)，元素鉴别。高分辨谱(Detail scan)：扫描能量范围窄(20eV左右)，分辨力高，主要用于元素化学态分析。

材料科学XPS 、AES、UPS、EDS 四大能谱分析介绍

材料科学XPS 、AES、UPS、EDS四大能谱分析介绍能谱分析能谱分析法是采用单色光源（如X射线、紫外光）或电子束去照射样品，使样品中电子受到激发而发射出来（这些自由电子带有样品表面信息），然后测量这些电子的产额（强度）对其能量的分布，从中获得有关信息的一类分析方法，广泛应用于材料表面分析技术。

主要有：俄歇电子能谱分析（AES）、X射线光电子能谱分析(XPS) 、紫外光电子能谱（UPS），能谱仪-电镜联用等方法。

仪器厂家1俄歇电子能谱法（AES）俄歇电子能谱法是用具有一定能量的电子束(或X射线)激发样品俄歇效应，通过检测俄歇电子的能量和强度，从而获得有关材料表面化学成分和结构的信息的方法。

利用受激原子俄歇跃迁退激过程发射的俄歇电子对试样微区的表面成分进行的定性定量分析。

AES可以用于研究固体表面的能带结构、表面物理化学性质的变化（如表面吸附、脱附以及表面化学反应）；用于材料组分的确定、纯度的检测、材料尤其是薄膜材料的生长等。

原理：俄歇电子的产生和俄歇电子跃迁过程：一定能量的电子束轰击固体样品表面，将样品内原子的内层电子击出，使原子处于高能的激发态。

外层电子跃迁到内层的电子空位，同时以两种方式释放能量：发射特征X射线；或引起另一外层电子电离，使其以特征能量射出固体样品表面，此即俄歇电子。

俄歇跃迁的方式不同，产生的俄歇电子能量不同。

上图所示俄歇跃迁所产生的俄歇电子可被标记为WXY跃迁。

如 KLL跃迁：K层电子被激发后，可产生KL1L1，KL1L2，KL2L3…等K系俄歇电子。

应用方向：1、通过俄歇电子谱研究化学组态：原子“化学环境”指原子的价态或在形成化合物时，与该(元素)原子相结合的其它(元素)原子的电负性等情况。

2、定性分析：对于特定的元素及特定的俄歇跃迁过程，其俄歇电子的能量是特征的。

由此，可根据俄歇电子的动能来定性分析样品表面物质的元素种类。

3、定量分析或半定量分析：俄歇电子强度与样品中对应原子的浓度有线性关系，据此可以进行元素的半定量分析。

俄歇电子能谱

a 清洁表面； b 1barO2、403K氧化1小时
Ni-P合金中P的2p XPS谱
P2 O5 中的磷
a 清洁表面； b 1barO2、403K氧化1小时
氧吸附对表面B 和Ni的影响
氧化态B于处172eV的谱线出现并逐渐变强
元素态硼主要在 180eV处有一个强峰
Ni-B合金表面AES谱
1L=1.3×10-4Pa×60s
化学吸附后，带发生了位移
凝聚分子的谱带明显增宽，并失去精细结构气体分子有明显的振动精细结构横坐标为分子的电离能In 或光电子动能
En hv I n
苯在Ni(111)上的UPS谱
§1.4
俄歇电子能谱(AES)
•1925年法国的物理学家俄歇（P.Auger）在用X射线研究光电效应时就已发现俄歇电子，并对现象给予了正确的解释。
1.4.1 激发源
电子能谱仪通常采用的激发源有三种：X射线源、真空紫外灯和电子枪。商品谱仪中将这些激发源组装在同一个样品室中，成为一个多种功能的综合能谱仪。
电子能谱常用激发源
1.Ｘ射线源
XPS中最常用的X射线源主要由灯丝、栅极和阳极靶构成。
要获得高分辨谱图和减少伴峰的干扰，可以采用射线单色器来实现。即用球面弯曲的石英晶体制成，能够使来自X射线源的光线产生衍射和“聚焦”，从而去掉伴线和韧致辐射，并降低能量宽度，提高谱仪的分辨率。
定性分析
定性分析就是根据所测得谱的位置和形状来得到有关样品的组分、化学态、表面吸附、表面态、表面价电子结构、原子和分子的化学结构、化学键合情况等信息。
元素组成鉴别每种元素都有唯一的一套芯能级,通过测定谱中不同元素芯光电子峰的结合能可进行元素组成鉴别要知道样品的表面元素组成可以通过全谱扫描 ,要鉴别某特定元素的存在可通过窄区扫描。如下图：

第二章材料现代分析测试方法-光电子能谱与俄歇电子能谱

EB是结合能；-w是样品的逸出功。
EV
Ec
-w
EF
EB2p
hv
2p
EB2s
2s
EB1s
1s
图光电效应过程中的能量关系（EF为Femi能级，EV为真空能级）
实验中光电子能谱测量得到的是电子的动能EC
EC =hv- EB -(-w)
据此可以知道电子结合能电子的结合能反映了原子种类及状态光电子能谱可以分析元素种类及结合状态单色激发的X射线光电子能谱可产生一系列的
真空紫外区中最广泛应用的是He-I线（584 Å，
21.22 eV），这种谱线是将氦原子激发到共振态后，由2p1s跃迁产生的，自然宽度只有几meV。
下表列出了与He-I源有关谱线的能量和近似强度，及来自常见杂质氢和氮的谱线。
表5-1 He-I灯的辐射和常见杂质
线
He-I 2p1s He-I 3p1s He-I 4p1s
在光电子能谱上可以看到光电子谱峰的位移，这种现象称为电子结合能位移。
由于原子处于不同的化学环境里而引起的结合能位移称为化学位移。化学位移可正可负，位移量值一般可达束缚能的百分之几。
化学位移
原子核附近的电子受核的引力和外层价电子的斥力，当失去价电子而氧化态升高时，电子与原子核的结合能增加，射出的光电子动能减小。
UPS还用于考察气相原子、分子以及吸附分子的价电子结构。它的分辨率高，可以分辨分子的振动精细结构，表现在光电子能谱上为距离很近的双峰
横坐标为光电子的动能或结合能。
结合能由激发源的光子能量减去光电子的动能得到。
不同的激发源，光电子的动能可能不同，但所得结合能值则相同。
• 对光源的要求：

(完整版)X射线光电子能谱分析(XPS)

第18章X射线光电子能谱分析18.1 引言固体表面分析业已发展为一种常用的仪器分析方法，特别是对于固体材料的分析和元素化学价态分析。

目前常用的表面成分分析方法有：X射线光电子能谱（XPS）, 俄歇电子能谱(AES)，静态二次离子质谱(SIMS)和离子散射谱(ISS)。

AES 分析主要应用于物理方面的固体材料科学的研究，而XPS的应用面则广泛得多，更适合于化学领域的研究。

SIMS和ISS由于定量效果较差，在常规表面分析中的应用相对较少。

但近年随着飞行时间质谱（TOF-SIMS）的发展，使得质谱在表面分析上的应用也逐渐增加。

本章主要介绍X射线光电子能谱的实验方法。

X射线光电子能谱（XPS）也被称作化学分析用电子能谱（ESCA）。

该方法是在六十年代由瑞典科学家Kai Siegbahn教授发展起来的。

由于在光电子能谱的理论和技术上的重大贡献，1981年，Kai Siegbahn获得了诺贝尔物理奖。

三十多年的来，X射线光电子能谱无论在理论上和实验技术上都已获得了长足的发展。

XPS已从刚开始主要用来对化学元素的定性分析，业已发展为表面元素定性、半定量分析及元素化学价态分析的重要手段。

XPS的研究领域也不再局限于传统的化学分析，而扩展到现代迅猛发展的材料学科。

目前该分析方法在日常表面分析工作中的份额约50%，是一种最主要的表面分析工具。

在XPS谱仪技术发展方面也取得了巨大的进展。

在X射线源上，已从原来的激发能固定的射线源发展到利用同步辐射获得X射线能量单色化并连续可调的激发源；传统的固定式X射线源也发展到电子束扫描金属靶所产生的可扫描式X射线源；X射线的束斑直径也实现了微型化，最小的束斑直径已能达到6μm大小, 使得XPS在微区分析上的应用得到了大幅度的加强。

图像XPS技术的发展，大大促进了XPS在新材料研究上的应用。

在谱仪的能量分析检测器方面，也从传统的单通道电子倍增器检测器发展到位置灵敏检测器和多通道检测器，使得检测灵敏度获得了大幅度的提高。

XPS简介 - XPS简介.

M(分子或原子)+ hν(X-ray) M+（离子）+e-(自由电子)
光电子Ek
入射光子(hv)
当能量为hv的光子照射到样品表面上时，光子可以被样品中某一元素的原子轨道上的电子所吸收，使得该电子脱离原子核的束缚，以一定的动能从原子内部发射出来，成为自由的光电子，而原子本身变成一个激发态的离子。
四.X射线光电子能谱的应用
②相对灵敏度因子法:通常以某一元素的谱峰作为标准，其他的谱峰均以此峰作为参照。比如固体试样中有两种元素A和B，其灵敏度因子分别是SA和SB，用同一台谱仪测得其XPS谱峰的强度分别为IA和IB，则它们的原子比为
式中，SA和SB通常以氟元素的1s轨道谱峰强度等于1 作为参考标准计算出相对灵敏度因子。对于由i种元素组成的样品，可由下式计算出元素A的相对原子的浓度nx，即
2.XPS电子结合能的测定
光电离过程中，Eb = Et – Ei 其中Eb= 光电子的结合能或电离能， Et= 体系终态(激发态) 能量， Ei= 体系始态(基态)能量光子与分子碰撞时，将全部能量传给分子中的电子而自身湮灭，即hv =△E。固体表面激发出的电子(即光子)的动能为Ek，则 hv = Ek + Eb + E振 + E转 + E反 (E振、E转、 E反很小
俄歇电子能谱仪构造
电子能谱仪各结构介绍
1.超高真空系统：保证光电子在达到能量分析器并进入检测器的整个飞行过程中不与空间的残余空气碰撞而改变自身的能量。 2.激发光源：最常1.0~1.5keV的X射线源。X射线源主要由灯丝、栅极和阳极靶构成。Al和Mg作阳极靶材料(近单色光源)的双阳极靶是目前应用较普遍的靶。如图: 其中，①双阳极靶的灯丝与阳极分开可防止样品中挥发性物质对阳极的污染。②X射线前端的滤窗用Al箔或Be箔制成，既可防止阳极灯丝发射出的电子直接进入到能量分析器产生干扰，又可防止 X射线源的辐射而使样品加热。 ③XPS最常用的是Al或Mg的Ka射线。

XPS谱图的初级结构光电子谱峰俄歇电子谱峰价带谱511

模型）：

所有这些过程都对XPS谱的结构有贡献。
5.1、XPS谱图的初级结构
1. 2. 3.
光电子谱峰俄歇电子谱峰价带谱
5.1.1、光电子谱线(photoelectron lines)

由于X射线激发源的光子能量较高，可以同时激发出多个原子轨道的光电子，因此在XPS谱图上会出现多组谱峰。由于大部分元素都可以激发出多组光电子峰，因此可以利用这些峰排除能量相近峰的干扰，非常有利于元素的定性标定。最强的光电子线是谱图中强度最大、峰宽最小、对称性最好的谱峰，称为XPS的主谱线。每一种元素都有自己的具有表征作用的光电子线。它是元素定性分析的主要依据。光电子峰的标记:以光电子发射的元素和轨道来标记，如
MnF2的Mn3s电子的XPS谱
5.2.3、能量损失谱线(energy loss lines)

对于某些材料，光电子在离开样品表面的过程中，可能与表面的其它电子相互作用而损失一定的能量，而在 XPS 低动能侧出现一些伴峰，即能量损失峰。任何具有足够能量的电子通过固体时，可以引起固体中自由电子的集体振荡。因材料的不同，这种集体振荡的特征频率也不同，故而所需要的激发能亦因之而异。体相等离子体激元震荡基频为 b，其能量损失是量子化的 (ħb) 。如受到多次损失，在谱图上将呈现一系列等间距的峰，强度逐渐减弱。
光电离过程中，电子占有能级的宽度
1015 E (eV ) 2
Ag3d:10-14s Ag3s:10-15s
（2）非弹性本底

XPS谱显示出一特征的阶梯状本底，光电发射峰的高结合能端本底总是比低结合能端的高。这是由于体相深处发生的非弹性散射过程（外禀损失）造成的。