现代材料分析方法 教学课件 作者 张锐 主编第八章 表面分析技术.pptx

《现代材料分析方法 教学课件 作者 张锐 主编第八章 表面分析技术.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章表面分析技术材料现代研究方法俄歇电子能谱8.2X射线光电子能谱8.1第八章表面分析技术8.1X射线光电子能谱12X射线光电子谱基本原理结合能34化学位移光电子能谱分析方法5X射线光电子能谱仪8.1.1X射线光电子谱基本原理（一）光电效应(photoelectroneffect)原子中的电子处在不同的能级上，当光子的能量达到一定程度(hν>EB)就可发生光电离过程:M+hν→M+*+e-(8-1)EK=hν−EB(Einstein的光电子发射公式)(8-2)8.1.1X射线光电子谱基本原理图8

2、-1光电效应8.1.1X射线光电子谱基本原理图8-2元素光电离截面的计算值（AlKα辐射，参照C1s=1.00）8.1.1X射线光电子谱基本原理（二）驰豫过程(relaxationprocess)(1)荧光辐射弛豫过程:M+*→M++hν′(特征射线)(8-3)(2)俄歇过程(非辐射弛豫):M+*→M++*+e-(Auger效应)(8-4)8.1.2结合能原子中电子结合能的定义为：将特定能级上的电子移到固体费米能级或移到自由原子或分子的真空能级所需消耗的能量。（8-5）Koopmans法则：(8-

3、6)（8-7）8.1.2结合能表8-1不同方法求得的Ne1s和Ne2s轨道结合能对比计算方法计算方法EB(eV)1s2sKoopmans定理SCF理论方法直接计算方法SCF理论方法考虑相对论校正考虑相对论及相关作用校正实验测量值981.7868.6869.4870.8870.252.549.349.348.348.48.1.2结合能电子结合能参照基准：（1）孤立原子（2）气态（3）导电固体样品（3）非导电样品8.1.3化学位移（一）初态效应根据原子中电子结合能的表达式EB=E(n-1)+E(n),

4、E(n)表示原子初态能量，E(n-1)表示电离后原子的终态能量。因此，原子的初态和终态直接影响者电子结合能的大小。在有机物中C1s轨道电子结合能大小顺序：C-C

5、可用下式表示：（8-10）8.1.3化学位移（1）电荷势模型图8-5含碳化合物C1s电子结合能位移同原子电荷q的关系8.1.3化学位移（2）价势模型价势模型就是用所谓的价电势φ来表达内层电子结合能。（8-11)8.1.3化学位移（3）等效原子实方法该方法假设原子的内层电子受内层电子电离时的影响与在原子核中增加一个正电荷所受的影响是一致的，即原子实是等效的。（4）原子势能模型原子势能模型的结合能表达式为：EB=Vn+Vv（8-12）8.1.3化学位移化学位移的经验规律(1)同一周期内主族元素结合能位

6、移随它们的化合价升高呈现出线性增加的趋势；过渡金属元素的化学位移随化合价的变化呈现减小的趋势。(2)分子中原子的内层电子结合能位移量同与它相结合的原子电负性之和有一定的线性关系。8.1.3化学位移(3)对少数系列化合物，由核磁共振波谱仪(NMR)和穆斯堡尔（Mossbauer）谱仪测得的各自的特征位移量同XPS测得的结合能位移量有一定的线性关系。(4)XPS的化学位移同宏观热力学参数之间存在一定的联系。8.1.3化学位移（二）终态效应(1)弛豫效应（8-13）(8-14)(2)多重分裂(静电分裂)

7、(3)多电子激发8.1.4光电子能谱分析方法（一）定性分析（1）光电子谱线（2）X射线的伴峰（3）Auger谱线（4）X射线“鬼峰”（5）震激和震离线（6）多重分裂（7）能量损失峰8.1.4光电子能谱分析方法表8-2：阳极污染辐射激发引起的“鬼峰”位置污染辐射阳极材料MgAlO(Kα)Cu(Lα)Mg(Kα)Al(Kα)728.7323.9--233.0961.7556.9233.0-8.1.4光电子能谱分析方法图8-6Ne的震激和震离过程的示意图8.1.4光电子能谱分析方法图8-7Mn2+离子的

8、3s轨道电离时的两种终态8.1.4光电子能谱分析方法图8-8MnF2的Mn3s电子的XPS谱8.1.4光电子能谱分析方法图8-9Al的2s谱线及相关的能量损失线8.1.4光电子能谱分析方法谱线的识别（1）确定经常出现的光电子峰，如C,O的光电子谱线；（2）确定Auger线；（3）根据X射线光电子谱手册中的各元素的峰位表确定其他强峰，并标出其相关峰；（4）区分多重峰、震激、震离、能量损失峰等。8.1.4光电子能谱分析方法（5）对于p，d，f谱线的鉴别应注意它们一般应为自旋双线结构，它