【设备上新】轻松搞定XPS

2021-07-02 09:18:50



大家好,今天给大家介绍的是北科检测新上设备 X 射线光电子能谱仪(XPS),仪器型号Thermo Scientific ESCALAB Xi+。


仪器介绍



X 射线光电子能谱仪 (XPS)是利用 X 射线来检测和分析材料表面的元素组成、化合价态以及含量等化学信息的研究工具,被广泛应用于催化化工、半导体、微电子、薄膜、太阳能、高分子聚合物、陶瓷、钢铁、金属、生物材料、纳米技术等领域。

市场上,商品化 X 射线光电子能谱仪功能如下:


原理介绍



图 1 XPS 原理、构架等示意图

如图 1 所示:一定能量 (hv)的 X 射线照射到样品表面,当 X 射线能量大于原子内层某一轨道上电子与原子的结合能Eb(或称之为原子对其的束缚能) 时,那么该电子受 X 射线激发,会逃离其所在轨道。当电子获得足够多的动能就可以进一步脱离原子(克服功函数 W),变成具有一定动能Ek 的自由光电子。收集样品表面逃逸出来的光电子并记录其动能,由能量守恒定律可知:该电子在原子特定轨道的结合能为入射 X 射线的能量减去逃逸出来的光电子的动能以及电子脱离原子时克服的功函数 W,即:

Eb= hv - Ek -W

为每一个元素特定轨道上电子的结合能都具有特征性或者指纹性 (即每种元素都有其独特的 结合能级信息), 所以只要将所得的结合能分布信息与标准数据库进行比较, 即可判定该元素是何种元素。



北科检测XPS仪器功能及配置介绍



1) 微聚焦单色化 X 射线源 (Al K 线,1486.6eV,标配)

2) XPS 全谱/窄谱 (标配)

3 XPS 全谱扫描

图 4 XPS 窄谱扫描示意:Al——氧化态(特征峰位:75.5eV),金属态 (特征峰位:72.5eV)

3)XPS 成像 (XPI ,标配)

4)深度剖析(刻蚀)

图 5  深度剖析的 XPS 分析 (离子枪:EX06)

 


样品制备


XPS 的样品一般是 5mm*5mm*2mm, 也可以更小些。厚度一般不超过 2mm. XPS 分析室的真空度可以达到<10-9 Pa, 因此样品要干燥,不能释放气体。XPS的灵敏度很高,待测样品表面,绝对不能用手,手套接触,也不要清洗。

样品表面应大体上平整;

样品最好能够导电;

表面应作脱脂处理,绝对避免用手触摸;

原始表面应尽可能尽快测试,避免长时间在空气中存放;

粉末样品可以压成块状,或撒布在胶带上。


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