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X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线光电子能谱是分析物质表面化学性质的一项技术。X射线检测技术( Radiographic Testing,即RT)是利用射线( X 射线、γ 射线、中子射线等)穿过物体时的吸收和散射的特性,检测其内部结构不连续性的技术。XPS可测量材料中元素组成、经验公式、元素化学态和电子态。用一束X射线激发固体表面,同时测量被分析材料表面1-10nm内发射出电子的动能,而得到XPS谱。光电子谱记录超过一定动能的电子。光电子谱中出现的谱峰为原子中一定特征能量电子的发射。光电子谱峰的能量和强度可用于定性和定量分析所有表面元素(氢元素除外)。

X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线光电子能谱分析(XPS测试)被广泛应用范围
无机材料和有机材料中,如合金、半导体、聚合物、元素、催化剂、玻璃、陶瓷、染料、纸、墨水、木材、化妆品、牙齿、骨骼、移植物、生物材料、油脂、胶水、金属、合金、半导体、有机物、无机物、薄膜、纳米材料等

X射线光电子能谱分析(XPS测试)流程

X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线光电子能谱分析(XPS测试)基本原理
? XPS的原理是用X射线去辐射样品,使原子或 分子的内层电子或价电子受激发射出来。被 光子激发出来的电子称为光电子。可以测量 光电子的能量。 ? X射线光子的能量在1000--1500ev之间,不仅 可使分子的价电子电离而且也可以把内层电 子激发出来,内层电子的能级受分子环境的 影响很小。 同一原子的内层电子结合能在不 同分子中相差很小,故它是特征的。光子入 射到固体表面激发出光电子,利用能量分析 器对光电子进行分析的实验技术称为光电子 能谱。

 

X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线三维显微成像技术突破了传统的光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等二维表面成像技术的局限性,深层次观察样品内部三维结构,在材料领域的应用将极大的促进新材料工艺研发以及材料性能提升。利用X射线三维显微CT系统,可对纤维类复合材料、功能复合材料、合金/陶瓷复合材料、泡沫材料等实现以下参数的统计、计算、分析:

 XPS主要能够分析以下方面的内容:
1. 元素的定性分析。可以根据能谱图中出现的特征谱线的位置鉴定除H、He以外的所有元素。
2. 元素的定量分析。根据能谱图中光电子谱线强度(光电子峰的面积)反应原子的含量或相对浓度。
3. 固体表面分析。包括表面的化学组成或元素组成,原子价态,表面能态分布,测定表面电子的电子云分布和能级结构等。
4. 化合物的结构。可以对内层电子结合能的化学位移精确测量,提供化学键和电荷分布方面的信息。
5. 分子生物学中的应用。如利用XPS鉴定维生素B12中的少量的Co。
6. 样品内部结构三维可视化
7. 内部结构尺寸测量
8. 不同组分结构二维/三维表征及形态学分析
9. 内部缺陷/孔隙/裂纹表征及形态学统计、分析
10. 纤维类样品三维空间取向统计、分析
11. 材料内部渗流模拟与分析计算
12. 多孔材料壁厚分析
13. 颗粒之间夹杂物以及表面包裹物体积计算
14. 材料内部成分均匀性计算

X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线光电子能谱分析(XPS测试)样品要求:
(1)样品分析面不受污染(制备或处理样品时使用聚乙烯手套,用玻璃制品或者铝箔盛放样品);
(2)试样为固态,物理化学性质稳定,无磁性、无腐蚀、不挥发;
(3)块状样品:试样表面平整,样品长宽8*8mm左右,最大值不超过1cm。不导电的样品   厚度不超过1mm,导电样品不超过2mm;
(4)粉末样品:颗粒细小(干燥后研磨至微米级),易于压片或粘贴在胶带上。

X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线光电子能谱分析资料《电子能谱》的一部分内容包括:
XPS的物理基础
结合能与化学位移
XPS谱的一般特性
定性分析
定量分析
XPS谱仪技术
深度剖析与成像XPS
数据处理
结论

X射线光电子能谱分析(XPS测试)

X射线光电子能谱分析(XPS测试)注意事项
(1)样品最大规格尺寸为1×1×0.5cm,当样品尺寸过大需切割取样。
(2)取样的时候避免手和取样工具接触到需要测试的位置,取下样品后使用真空包装或其他能隔离外界环境的包装, 避免外来污染影响分析结果。
(3)XPS测试的样品可喷薄金(不大于1nm),可以测试弱导电性的样品,但绝缘的样品不能测试。
(4)XPS元素分析范围Li-U,只能测试无机物质,不能测试有机物物质,检出限0.1%。

X射线光电子能谱分析(XPS测试)