补充资料：光电子能谱分析

光电子能谱分析
photoelectron spectroscopy analysis

光电子能谱分析photoeleetron speetros。opyanalysis用单色光照射试样表面发射光电子，根据光电子谱进行物理化学分析的方法。简称PES。最常用的单色光源是软X射线和紫外光，相应的分别称为X射线光电谱(简称XPS)和紫外光电子谱(简称UPS)。 原理当一束一定能量的单色辐射照射金属表面时，会有电子从表面逸出，这就是光电效应。其过程是入射光子与被照射原子相互作用，单个光子把全部能量转移给原子中某个能级上的一个受束缚的电子，这个电子得到的能量一部分用于克服能级的束缚能，余下的部分成为该电子的动能，由试样表面发射出去即为光电子。这个过程可用爱因斯坦关系表述 凡二h。一凡式中h。为入射光子的能量，凡为光电子的动能，瓦为发射这个光电子的能级的结合能。对于导体，能量是以费米能级为参照基准，即费米能级定为能量的零点。对于气体，则以费米能级为能量的零点。与用电子或离子激发相比，光子一次即把全部能量转给受激发的电子，产生的光电子有确定的能量。由于功函数的影响，爱因斯坦关系还需加上一项，即凡二h。一凡一仇p这是光子谱最基本的公式。叽p是电子能量分析器入口狭缝材料的功函数，称为谱仪功函数，与试样无关，可以看作常数。用已知能量的辐射激发，h。是已知的。测量光电子的动能凡，就可得到结合能几。用于UPS的紫外光，因能量较低、只能激发电离能较小的价带电子，但是光源谱线的自然线宽很窄，能给出很高的能量分辨。用于XPS的软X射线能量较高，不仅能激发价带电子，也能激发原子深层能级的电子。UPS主要用于研究固体或分子的价带电子能谱，XPS则主要用于研究原子内层能级的电子谱。在形成化合物时，内层能级相对变化较小，每种元素都有其特有的光电子谱线。根据谱线对应的结合能，很容易认定是来自什么元素。根据谱线的强度也可对元素进行定量分析。XPS又称化学分析用电子能谱术，简称ESCA。在光电子谱上每条谱线都由产生该谱线的电子能级的记号标记。对于分子价带的光子谱则用相应的分子轨道符号标记。光电子协能在巧一1500 eV范围之内，其逸出深度约为2nm。这表明只有表面Znnn以内产生的光电子才能从试样表面发射出来而没有明显的能量损失，更深处产生的光电子则不能发射出来。分析的信息是来自表面的极表层，因此这是一种表面灵敏的分析方法。 光电子谱仪的原理构造如图所示。光源产生所需的辐射，使用可不加单色器或滤光片，只是在X光出口处加简单的滤片，滤掉部分长波辐射和散射电子。如果要求更高的能量分辨，则需加单色器把X光单色化或加滤光片使紫外光更加单色化。

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