x射線光電子能譜儀原理

機(jī)械儀器

X射線光電子能譜儀（XPS）基于愛因斯坦光電效應(yīng)原理工作。當(dāng)X射線（如Al Kα射線，能量為1486.6eV）照射樣品表面時，光子能量被原子內(nèi)層或價電子吸收，電子克服結(jié)合能和功函數(shù)后以光電子形式發(fā)射。通過測量光電子動能（Ek），結(jié)合公式 Eb = hv - Ek - φ（Eb為結(jié)合能，hv為X射線光子能量，φ為儀器功函數(shù)），可計算電子結(jié)合能。

由于不同元素的原子軌道結(jié)合能具有特征性，且化學(xué)環(huán)境變化會導(dǎo)致結(jié)合能偏移（化學(xué)位移），XPS可定性分析除H、He外的所有元素，并確定其化學(xué)態(tài)（如氧化態(tài)、官能團(tuán)）。儀器通過半球能量分析器篩選光電子能量，結(jié)合離子刻蝕技術(shù)還能實現(xiàn)元素深度分布分析，檢測深度通常小于10納米，廣泛應(yīng)用于材料表面化學(xué)態(tài)研究。

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