材料表征方法第三章-X射线光电子能谱

1、前 言 电子能谱学概论电子能谱学概论n电子能谱学的范畴n电子能谱学（电子能谱学（Electron Energy Spectroscopy）是最近三十年发展起）是最近三十年发展起来的一门综合性学科。来的一门综合性学科。n它是研究原子，分子和固体材料的有力它是研究原子，分子和固体材料的有力工具。工具。电子能谱学的定义电子能谱学的定义n电子能谱学可以定义为利用具有一定能量的粒子（光子，电子，粒子）轰击特定的样品，研究从样品中释放出来的电子或离子的能量分布和空间分布，从而了解样品的基本特征的方法。 n入射粒子与样品中的原子发生相互作用，经历各种能量转递的物理效应，最后释放出的电子和粒子具有样品中原子的

2、特征信息。n通过对这些信息的解析，可以获得样品中原子的各种信息如含量，化学价态等。电子能谱学的物理基础电子能谱学的物理基础 n电子能谱学的发展基础是物理学。电子能谱学的基本原理均来源于物理学的重大发现和重要的物理效应。n如：光电子能谱的建立的基础是Einstain的光电效应，俄歇电子能谱的基础是俄歇电子的发现。n由此可见，物理学是电子能谱学的发展基础，但电子能谱学的应用不仅仅局限于物理学，在化学，材料以及电子等学科方面具有重要的应用前景。电子能谱学的发展基础（电子能谱学的发展基础（1） n电子能谱学发展的最重要的基础是物理学。物理理论和效应的发展和建立是电子能谱学的理论基础。如爱因斯坦的光电效

3、应理论，实际上就是光电子能谱的基本理论。在该理论中指明了光子能量与发射电子能量的关系。n此外，由于由样品表面发射的电子或离子的信号非常微弱，一般在10-11A的量级，因此，没有前置放大技术，根本不可能获得谱图。此外，分析器的能量分辨率，直接关系到电子能谱的应用，必须具有足够的分辨率，才能在表面分析上应用。微电子技术和计算机技术的发展，大大促进了电子能谱学的发展。电子能谱学的发展基础（电子能谱学的发展基础（2）n真空技术的发展是电子能谱学的信息主要来源于样品表面，没有超高真空技术，获得稳定的清洁表面是非常困难的。一个清洁表面暴露在1.33104Pa的真空中1秒，就可以在样品表面吸附一个原子层。没

4、有超高真空，就没有清洁表面，也就不能发展电子能谱技术。电子能谱学的研究内容（电子能谱学的研究内容（1） n电子能谱学的内容非常广泛，凡是涉及到利用电子，离子能量进行分析的技术，均可归属为电子能谱学的范围。n根据激发离子以及出射离子的性质，可以分为以下几种技术。紫外光电子能谱（Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy，UPS），X射线光电子能谱（Xray Photoelectron Spectroscopy，XPS）,俄歇电子能谱（Auger Electron Spectroscopy, AES），离子散射谱（Ion Scattering Spectrosco

5、py，ISS），电子能量损失谱（Electron Energy Loss Spectroscopy，EELS）等。n各种类型的电子能谱以及产生机理图可见表一和图1。电子能谱学的研究内容（电子能谱学的研究内容（2）电子能谱学的研究内容（电子能谱学的研究内容（3）电子能谱学的应用电子能谱学的应用 n电子能谱学的应用主要在表面分析和价态分析方面。可以给出表面的化学组成，电子状态等信息。n对于XPS和AES还可以对表面元素做出一次全部定性和定量分析，还可以利用其化学位移效应进行元素价态分析；利用离子束的溅射效应可以获得元素沿深度的化学成份分布信息。n此外，利用其高空间分别率，还可以进行微区选点分析，线

6、分布扫描分析以及元素的面分布分析。n这些技术使得电子能谱学在材料科学，物理学，化学，半导体以及环境等方面具有广泛的应用。电子能谱的发展趋势电子能谱的发展趋势 n电子能谱的总体发展趋势是向高空间分辨，高能量分辨，图像分析方面发展。 n目前，最先进的XPS其空间分辨率可达到10微米，最先进的俄歇电子能谱其空间分辨率可达到20nm。n此外，随着纳米技术与薄膜技术的发展，对其深度分辨能率也越来越高。X-ray Photoelectron SpectroscopyX射线光电子谱射线光电子谱(XPS)XPS 引言引言 X X射线光电子谱是重要的表面分析技术射线光电子谱是重要的表面分析技术之一。它不仅能探测

7、表面的化学组成，而之一。它不仅能探测表面的化学组成，而且可以确定各元素的化学状态，因此，在且可以确定各元素的化学状态，因此，在化学、材料科学及表面科学中得以广泛地化学、材料科学及表面科学中得以广泛地应用。应用。一、一、X X射线光电子能谱分析的基本原理射线光电子能谱分析的基本原理1 1、X X射线光电子能谱分析的创立和发展射线光电子能谱分析的创立和发展 X射线光电子能谱是瑞典射线光电子能谱是瑞典Uppsala大学大学K.Siegbahn教授领导的研究组创立的一种分析方法，并于教授领导的研究组创立的一种分析方法，并于1954年研年研制了世界第一台光电子能谱仪。制了世界第一台光电子能谱仪。 他们发

8、现了内层电子结合能的位移现象，解决了电他们发现了内层电子结合能的位移现象，解决了电子能量分析等技术问题，测定了元素周期表中各元素轨子能量分析等技术问题，测定了元素周期表中各元素轨道结合能，并成功地应用于许多实际的化学体系。道结合能，并成功地应用于许多实际的化学体系。Na2S2O3 和Na2SO4 的S2p的XPS谱图2 2、光电效应、光电效应 v光电效应光电效应hv+A=A+ +e- 光电效应截面n当光子与样品相互作用时候，从原子中各个能级发射出来的光电子数是不同的，而是有一定的几率。这个光电效应的几率常用光电效应截面 表示。n 定义为某能级的电子对入射光子有效能量转移面积，也可以表示为一定能

9、量的光子与原子作用时从某个能级激发一个电子的几率。n1 1、同一原子中、同一原子中, ,半径越小的壳层半径越小的壳层, ,其光电效应截面其光电效应截面 越大越大n2 2、电子结合能与入射光子能量越接近，光电效应、电子结合能与入射光子能量越接近，光电效应 截面越大截面越大n3 3、对于不同原子同一壳层的电子，原子序数越大，、对于不同原子同一壳层的电子，原子序数越大， 光电效应截面越大光电效应截面越大n4 4、光电效应截面越大，说明该能级上的电子越容、光电效应截面越大，说明该能级上的电子越容 易被光激发，与同原子其它层上的电子相比，易被光激发，与同原子其它层上的电子相比， 它的光电子峰的强度就较大

10、。它的光电子峰的强度就较大。 与电子所在壳层的平均半径与电子所在壳层的平均半径R、入射光子的频率、入射光子的频率v和和受激原子的原子序数受激原子的原子序数Z等因数有关。等因数有关。687072747678808250100150200250300350400IntensityBinding energyAl 2p73 eV2762782802822842862882902925001000150020002500IntensityBinding energyC 1s282.4eV284.1eV j 是总角动量量子数,按照量子力学角动量耦合理论，量子数 j 取值为对于单电子s1/2,所以slsl

11、slj, 1, 总角量子数取两个值21,21, 0;21, 0 lljljl个值共总磁量子数12j., 1,1, jjjjmj3、原子能级的划分、原子能级的划分4 4、电子的结合能、电子的结合能能量关系可表示：能量关系可表示： rkbEEEhv原子的反冲能量原子的反冲能量EMmra122*忽略忽略 (0.1eV）得）得rEbkEEhv电子结合能电子结合能电子动能电子动能电子结合能的精确计算电子结合能的精确计算-考虑原子的迟豫过程考虑原子的迟豫过程n突然近似理论突然近似理论 体系受激出射光电子后，原稳定的电子结体系受激出射光电子后，原稳定的电子结构受到破坏，这时体系处于何种状态、如何求构受到破坏

12、，这时体系处于何种状态、如何求解状态波函数及本征值遇到了很大的理论处理解状态波函数及本征值遇到了很大的理论处理困难。困难。 Koopmans的的突然近似理论认为，电离后的突然近似理论认为，电离后的体系同电离前相比，除了某一轨道被打出一个体系同电离前相比，除了某一轨道被打出一个电子外，其余轨道电子的运动状态不发生变化电子外，其余轨道电子的运动状态不发生变化而处于某一种而处于某一种“冻结状态冻结状态”。 nKoopmans突然近似突然近似定理使某轨道电子结定理使某轨道电子结合能合能E EB B 的求取变成计算该轨道电子波函的求取变成计算该轨道电子波函数本征值而与终态无关，使计算简化。数本征值而与终

13、态无关，使计算简化。n因为忽略了电离后终态的影响，这种方因为忽略了电离后终态的影响，这种方法只适用于闭壳层体系。法只适用于闭壳层体系。 绝热近似理论绝热近似理论n实测的实测的XPS谱是同电离体系的终态密切相谱是同电离体系的终态密切相关的，关的，Koopmans定理所假设的离子轨道定理所假设的离子轨道冻结状态是不存在的。冻结状态是不存在的。nHartree-Fock（哈特里哈特里-福克）福克）用自洽场用自洽场方法，提出绝热近似理论，认为电子从内方法，提出绝热近似理论，认为电子从内壳层出射，结果使原来体系的平衡势场破壳层出射，结果使原来体系的平衡势场破坏，离子处于激发态。这时轨道电子结构坏，离子处

14、于激发态。这时轨道电子结构将作出调整，电子轨道半径会出现收缩或将作出调整，电子轨道半径会出现收缩或膨涨，这一过程叫膨涨，这一过程叫“电子弛豫电子弛豫”。 n 弛豫的结果使离子回到基态，释放出弛弛豫的结果使离子回到基态，释放出弛豫能豫能 Erelax。因弛豫过程与光电子发射同时进。因弛豫过程与光电子发射同时进行，所以加速了光电子的发射，提高了光电行，所以加速了光电子的发射，提高了光电子动能。因此有：子动能。因此有：n其中：其中：EBad 表示按绝热近似求得的结合能表示按绝热近似求得的结合能。 EEEBadBKTrelaxHartree-Fock自洽场方法忽略了相对论效应和电自洽场方法忽略了相对论

15、效应和电子相关作用。如考虑这两项的影响，准确的理论子相关作用。如考虑这两项的影响，准确的理论计算公式为计算公式为: 其中：其中：Erelat和和Ecorr分别为相对论效应和电子相关分别为相对论效应和电子相关作用对结合能的校正，一般小于作用对结合能的校正，一般小于Erelax。 corrrelatrelaxKTEEEEEadB 计计 算算 方方 法法EB(eV) 1s 2sKoopmans定理定理 理论方法Hartree-Fock理论计算方法理论计算方法 理论方法 考虑相对论校正 考虑相对论校正及相关作用校正实验测量值实验测量值 981.7 868.6869.4870.8870.2 52.5 4

16、9.349.348.348.4不同方法求得的不同方法求得的Ne1s和和Ne2s轨道结合能对比轨道结合能对比 5. XPS信息深度n 在光电子的发射过程中，光电子在穿越固体在光电子的发射过程中，光电子在穿越固体向真空发射过程中，要经历一系列弹性和非弹性向真空发射过程中，要经历一系列弹性和非弹性碰撞，因而只有表面下一个很短的距离内的光电碰撞，因而只有表面下一个很短的距离内的光电子才能逃逸出样品表面，从而发射出光电子。一子才能逃逸出样品表面，从而发射出光电子。一般可穿透般可穿透10nm厚的固体。厚的固体。n 弹性散射的光电子形成弹性散射的光电子形成XPS的主峰，非弹性的主峰，非弹性散射的光电子形成散

17、射的光电子形成XPS的伴峰或信号背底。的伴峰或信号背底。n 电子能谱所研究的信息深度取决于逸出电子的非电子能谱所研究的信息深度取决于逸出电子的非弹性散射平均自由程。弹性散射平均自由程。n 光电子的非弹性散射平均自由程光电子的非弹性散射平均自由程是指光电子两次是指光电子两次发生非弹性碰撞所经历的平均路程发生非弹性碰撞所经历的平均路程, 设设 I0 是起源于固体是起源于固体表面下某一深度表面下某一深度 z 的光电子流，的光电子流，Iz 是出现在表面的光是出现在表面的光电子流，如图所示：电子流，如图所示： )exp(-z/0IIz当z=3时，光电子强度还剩下不到初始光电子强度的5，因此实际采样深度合

18、理的近似值为3，也被定义为电子能谱的信息深度。n由于光电子谱峰强度与光电子的逃逸距离有关，因此XPS谱峰的光电子强度与光电子的接收方向有关，所以我们可以改变样品表面与接收器角度的大小，来分析不均匀结构的组分和含量。定义样品表面和光电子分析器轴线之间的夹角为光电子出射角光电子出射角(take-off angle) 有效深度 Z=3sin 6、XPS中的化学位移中的化学位移 v化学位移化学位移由于原子所处的化学环境不同而引起的内由于原子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，这一现象称为峰的位移，这一现象称为化学位移化学位移。化

19、学位移的分析、测定，是化学位移的分析、测定，是XPS分析中的分析中的一项主要内容，是一项主要内容，是判定原子化合态判定原子化合态的重要的重要依据。依据。 原子所处化学环境不同有两个含义：1、它相结合的元素种类和数量不同，2、原子具有不同的价态。 纯铝原子在化学上是零价态，其2p能级电子结合能是72.4eV；当被氧化反应化合成Al2O3后。Al为正三价，由于其周围环境与单质铝不同，这时2p能级电子结合能为75.3eV，增加了2.9eV，即化学位移是2.9eV化学位移现象起因及规律化学位移现象起因及规律 内层电子一方面受到原子核强烈的库仑作用内层电子一方面受到原子核强烈的库仑作用而具有一定的结合能

20、，另一方面又受到外层电子而具有一定的结合能，另一方面又受到外层电子的屏蔽作用。当外层电子密度减少时，屏蔽作用的屏蔽作用。当外层电子密度减少时，屏蔽作用将减弱，内层电子的结合能增加；反之则结合能将减弱，内层电子的结合能增加；反之则结合能将减少。因此当被测原子的氧化价态增加，或与将减少。因此当被测原子的氧化价态增加，或与电负性大的原子结合时，都导致其电负性大的原子结合时，都导致其XPS峰将向结峰将向结合能的增加方向位移。合能的增加方向位移。化学位移与元素电负性的关系 引起原子中电子结合能化学位移的原因有原子价态的变化，原子与不同电负性元素结合等。其中与其结合的原子的电负性对化学位移的影响较大。化学

21、位移与原子氧化性的关系二、二、X射线光电子能谱实验技术射线光电子能谱实验技术 1、X射线光电子谱仪射线光电子谱仪 2、X射线激发源射线激发源X射线源是用于产生具射线源是用于产生具有一定能量的有一定能量的X射线的射线的装置，在目前的商品装置，在目前的商品仪器中，一般以仪器中，一般以Al/Mg双阳极双阳极X射线源最为常射线源最为常见。见。 X射线射线Mg 靶靶Al 靶靶能量能量(eV)相对强度相对强度能量能量(eV)相对强度相对强度K 11253.767.01486.767.0K 21253.433.01486.333.0K 1258.21.01492.31.0K 31262.19.21496.3

22、7.8K 41263.15.11498.23.3K 51271.00.81506.50.42K 61274.20.51510.10.28K 1302.02.01557.02.0作为作为X射线光电子谱仪的激发源，希望其强度大、单色射线光电子谱仪的激发源，希望其强度大、单色性好。性好。同步辐射源是十分理想的激发源，具有良好的单色性，同步辐射源是十分理想的激发源，具有良好的单色性，且可提供且可提供10 eV10 keV连续可调的偏振光。连续可调的偏振光。将将X射线用石英晶体的射线用石英晶体的(1010)面沿面沿Bragg反射方向反射方向衍射后便可使衍射后便可使X射线单色化。射线单色化。X射线的单色性

23、越高，射线的单色性越高，谱仪的能量分辨率也越高。谱仪的能量分辨率也越高。 除在一般的分析中人们所经常使用的除在一般的分析中人们所经常使用的Al/Mg双阳双阳极极X射线源外，人们为某些特殊的研究目的，还经射线源外，人们为某些特殊的研究目的，还经常选用一些其它阳极材料作为激发源。常选用一些其它阳极材料作为激发源。半峰高宽是评定某种半峰高宽是评定某种X射线单色性好坏的一个重要射线单色性好坏的一个重要指标。指标。 射射 线线 能能 量量半峰高宽半峰高宽(eV)YM 132.30.44ZrM 151.40.77NaK 1041.00.4MgK 1253.60.7AlK 1486.60.8SiK 1739

24、.40.8TiK 145111.4CrK 154152.1CuK 180482.53、X射线光电子谱仪的能量校准射线光电子谱仪的能量校准v荷电效应荷电效应 用用XPS测定绝缘体或半导体时，由于光电子的测定绝缘体或半导体时，由于光电子的连续发射而得不到足够的电子补充，使得样品连续发射而得不到足够的电子补充，使得样品表面出现电子表面出现电子“亏损亏损”，这种现象称为，这种现象称为“荷电荷电效应效应”。荷电效应将使样品出现一稳定的表面电势荷电效应将使样品出现一稳定的表面电势VS，它对光电子逃离有束缚作用。它对光电子逃离有束缚作用。 v荷电效应荷电效应 考虑荷电效应有：考虑荷电效应有：其中其中ES=V

25、S e为荷电效应引起的能量位移，使得正常为荷电效应引起的能量位移，使得正常谱线向低动能端偏移，即所测结合能值偏高。谱线向低动能端偏移，即所测结合能值偏高。荷电效应还会使谱锋展宽、畸变，对分析结果产生一荷电效应还会使谱锋展宽、畸变，对分析结果产生一定的影响。定的影响。 SSPFBKEEhEv荷电效应荷电效应 荷电效应的来源主要是样品的导电性能差。荷电效应的来源主要是样品的导电性能差。荷电电势的大小同样品的厚度、荷电电势的大小同样品的厚度、X射线源的工射线源的工作参数等因素有关。作参数等因素有关。实际工作中必须采取有效的措施解决荷电效应实际工作中必须采取有效的措施解决荷电效应所导致的能量偏差。所导

26、致的能量偏差。 v荷电效应荷电效应-中和法中和法 制备超薄样品；制备超薄样品；测试时用低能电子束中和试样表面的电荷测试时用低能电子束中和试样表面的电荷这种方法需要在设备上配置电子中和枪，荷电这种方法需要在设备上配置电子中和枪，荷电效应的消除要靠使用者的经验。效应的消除要靠使用者的经验。 v荷电效应荷电效应 -内标内标法法 在处理荷电效应的过程中，人们经常采用内标在处理荷电效应的过程中，人们经常采用内标法。即在实验条件下，根据试样表面吸附或沉法。即在实验条件下，根据试样表面吸附或沉积元素谱线的结合能，测出表面荷电电势，然积元素谱线的结合能，测出表面荷电电势，然后确定其它元素的结合能。后确定其它元

27、素的结合能。 三、三、XPS分析方法分析方法 1、XPS谱图的一般特点2、XPS光电子线及伴线光电子线及伴线在在XPS谱图中可以观测到的谱线除主要的光电子谱图中可以观测到的谱线除主要的光电子线外，还有线外，还有俄歇线、俄歇线、X射线卫星线、鬼线、振激线射线卫星线、鬼线、振激线和振离线、多重劈裂线和能量损失线和振离线、多重劈裂线和能量损失线等。一般把等。一般把强光电子线称为强光电子线称为XPS谱图的主线，而把其它的谱谱图的主线，而把其它的谱线称为线称为伴线或伴峰伴线或伴峰。研究伴线，不仅对正确解释。研究伴线，不仅对正确解释谱图很重要，而且也能为分子和原子中电子结构谱图很重要，而且也能为分子和原子

28、中电子结构的研究提供重要信息。研究伴线的产生、性质和的研究提供重要信息。研究伴线的产生、性质和特征，对探讨化学键的本质是极其重要的，这也特征，对探讨化学键的本质是极其重要的，这也是当前电子能谱学发展的一个重要方面。是当前电子能谱学发展的一个重要方面。A、光电子线n最强的光电子线常常是谱图中强度最大、峰宽最小、对称性最好的谱峰，称为XPS谱图中的主线。n每一种元素都有自己最强的、具有表征作用的光电子线，它是元素定性分析的主要依据。n一般来说，来自同一壳层上的光电子，角量子数越大，谱线的强度越大。常见的强光电子线有1s、2p3/2、3d5/2、4f7/2等。n除了强光电子线外，还有来自原子内其它壳

29、层的光电子线，但强度稍弱，有的极弱。n光电子线的谱线宽度是来自样品元素本证信号的自然宽度、X射线源的自然宽度、仪器以及样品自身状况的宽化因素等四个方面的贡献。B、俄歇线（Auger lines)nAuger谱线：在谱线：在XPS中，可以观察到中，可以观察到KLL, LMM, MNN和和NOO四个系列的四个系列的Auger线。线。n因为因为Auger电子的动能是固定的，而电子的动能是固定的，而X射射线光电子的结合能是固定的，因此，可以线光电子的结合能是固定的，因此，可以通过改变激发源通过改变激发源(如如Al/Mg双阳极双阳极X射线源射线源)的方法，观察峰位的变化与否而识别的方法，观察峰位的变化与

30、否而识别Augar电子峰和电子峰和X射线光电子峰。射线光电子峰。俄歇线也有化学位移，并且位移方向与光电子线方向一致。当有些元素的光电子线的化学位移不明显时，也许俄歇线得化学位移会明显。C、X射线卫星峰D D、多重分裂、多重分裂当原子的价壳层有当原子的价壳层有未成对未成对的自旋的自旋电子电子时，光致电离所形成的时，光致电离所形成的内层空位内层空位将与将与之发生之发生耦合耦合，使体系出现，使体系出现不止一个终不止一个终态态，表现在，表现在XPS谱图上即为谱线分裂。谱图上即为谱线分裂。 Mn+离子的离子的3s轨道电离时的两种终态轨道电离时的两种终态 MnF2的的Mn3s电子的电子的XPS谱谱 n在X

31、PS谱图上，通常能够明显出现的是自旋-轨道偶合能级分裂谱线。这类分裂谱线主要有：p轨道的p3/2 p1/2，d轨道的 d3/2 d5/2和 f 轨道的 f5/2 f7/2，其能量分裂距离依元素不同而不同。但是并不是所有元素都有明显的自旋-轨道偶合分裂谱，而且裂分的能量间距还因化学状态而异。Ti及及TiO2中中2p3/2峰的峰位及峰的峰位及2p1/2和和2p3/2之间的距离之间的距离 E E、能量损失谱线、能量损失谱线对于某些材料，光电子在离开样品表面的过程对于某些材料，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，而在定的能

32、量，而在XPS低动能侧出现一些伴峰，低动能侧出现一些伴峰，即能量损失峰。即能量损失峰。对于金属，通常在光电子主峰的低动能端的对于金属，通常在光电子主峰的低动能端的5-20eV处观处观察到主要损失峰，随后出现一系列次级峰。察到主要损失峰，随后出现一系列次级峰。Al的的2s谱线及相关的能量损失线谱线及相关的能量损失线 对于非导体，通常看到一个拖着长尾巴的拖尾峰。F、震激和震离线、震激和震离线当光电离发射出一个电子后，对于外层价电子来说，相当于增加当光电离发射出一个电子后，对于外层价电子来说，相当于增加了一个核电荷。由此引起的弛豫过程会使价电子产生重排。了一个核电荷。由此引起的弛豫过程会使价电子产生

33、重排。 (a)若外层电子跃迁到更高能级，则为电子的振激若外层电子跃迁到更高能级，则为电子的振激(shake-up)；(b)若外层电子跃过到非束缚的连续区而成为自由电子，则称为电若外层电子跃过到非束缚的连续区而成为自由电子，则称为电子的震离子的震离(shake-off)。无论是振激还是振离均消耗能量，使最初的光电子动能下降。震无论是振激还是振离均消耗能量，使最初的光电子动能下降。震激峰与未成对电子有关，一般具有未成对电子的元素就可以产生激峰与未成对电子有关，一般具有未成对电子的元素就可以产生shakeup峰。峰。通常情况其强度是主峰的通常情况其强度是主峰的5%-10%，但对于稀土元素有时可以和，

34、但对于稀土元素有时可以和主峰强度相近。主峰强度相近。同样利用同样利用shakeup峰可以研究分子的结构。峰可以研究分子的结构。 Ne的震激和震离过程的示意图的震激和震离过程的示意图 Cu的的2p谱线及震激结构谱线及震激结构 有时，由于有时，由于X射源的阳极可能不纯或被污染，则产射源的阳极可能不纯或被污染，则产生的生的X射线不纯。因非阳极材料射线不纯。因非阳极材料X射线所激发出的射线所激发出的光电子谱线被称为光电子谱线被称为“鬼线鬼线”。 Contaminating RadiationAnode MaterialsMgAlO (K )Cu (L )Mg (K )Al (K )728.7323.9

35、-233.0961.7556.9233.0-G、 “鬼线鬼线”三、X射线光电子能谱的应用1、表面元素全分析2、元素窄区谱分析（1）离子价态分析（2）元素不同离子价态比例（3）材料表面不同元素之间的定量（4）、深度分析NiNi8080P P2020合金表面合金表面NiNi的的2 2P P3/23/2、O O的的1 1S S以及以及P P的的2P XPS2P XPS图谱。图谱。 Ni-PNi-P合金的合金的Ni 2pNi 2p3/23/2 XPS XPS谱谱a a 清洁表面；清洁表面； b 1barOb 1barO2 2、403K403K氧化氧化1 1小时小时金属态的镍金属态的镍Ni较较高高氧氧化化态态的的镍镍 NiNi3+3+Ni-PNi-P合金的合金的O 1s XPS谱谱a a 清洁表面；清洁表面； b 1barOb 1barO2 2、403K403K氧化氧化1 1小时小时氧氧化化镍镍中中的的氧氧表面污