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X射線光電子能譜分析

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X射線光電子能譜分析,又稱化學分析用電子能譜。是用X射線去輻射樣品,使原子或分子的內層電子或價電子受激發射出來。化學分析最有用。

1 X射線光電子能譜分析 -定義及原理


  X射線光電子能譜分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)是用X射線去輻射樣品,使原子或分子的內層電子或價電子受激發射出來。被光子激發出來的電子稱為光電子,可以測量光電子的能量,以光電子的動能為橫坐標,相對強度(脈衝/s)為縱坐標可做出光電子能譜圖,從而獲得待測物組成。XPS主要應用是測定電子的結合能來實現對錶面元素的定性分析,包括價態。 X射線光電子能譜因對化學分析最有用,因此被稱為化學分析用電子能譜(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, ESCA)。

  1887年,Heinrich Rudolf Hertz發現了光電效應。二十年後的1907年,P.D. Innes用倫琴管、亥姆霍茲線圈、磁場半球 (電子能量分析儀)和照像平版做實驗來記錄寬頻發射電子和速度的函數關係。

2 X射線光電子能譜分析 -主要應用


  1 元素的定性分析。可以根據能譜圖中出現的特徵譜線的位置鑒定除H、He以為的所有元素。
  2 元素的定量分析。根據能譜圖中光電子譜線強度(光電子峰的面積)反應原子的含量或相對濃度。
  3 固體表面分析。包括表面的化學組成或元素組成,原子價態,表面能態分佈,測定表面電子的電子云分佈和能級結構等。
  4 化合物的結構。可以對內層電子結合能的化學位移精確測量,提供化學鍵和電荷分佈方面的信息。
  5 分子生物學中的應用,e.g., 利用XPS鑒定維生素B12中的少量的Co。

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