仪器型号：AXIS SUPRA⁺ 生产厂家：Shimadzu

工作原理

X射线光电子能谱（XPS）是一种基于光电子效应的表面分析技术，用于研究材料的表面化学成分和电子结构。XPS的核心是使用高能X射线（通常是铝Kα或镁Kα射线，能量约为1486.6 eV或1253.6 eV）照射样品的表面。X射线光子通过光电效应与样品中的原子相互作用。当X射线光子与样品中的原子相互作用时，光子能量被转移给电子。如果电子获得的能量超过了其结合能，它将被从原子中激发出来，成为自由电子。这些被发射出来的电子被称为光电子。被发射的光电子的动能（KE）通过电子能量分析器进行测量。动能的大小取决于入射X射线的能量（hν）和电子的结合能（BE）。通过测量光电子的动能，可以计算出它们的结合能。每种元素的电子都有特定的结合能，因此通过结合能，可以确定样品表面存在的元素种类。此外，通过分析结合能的细微变化，还可以获取有关化学状态的信息，例如元素的氧化态、键合环境等。 测量的结果通常以光电子能谱的形式呈现，其中横坐标为结合能，纵坐标为光电子的强度。通过分析光谱中峰的位置和强度，研究人员可以获得样品的化学成分和电子结构等信息。

主要功能及应用领域

X射线光电子能谱（XPS）具有多种功能，广泛应用于材料科学、化学、物理等领域。以下是XPS的主要功能及其应用领域：

主要功能包括：

元素分析： XPS可以检测样品表面（通常深度为1-10纳米）存在的所有元素（除了氢和氦）。通过测量光电子的结合能，能够识别样品中不同元素的存在。

化学态分析：XPS不仅能够确定样品中的元素，还可以分析这些元素的化学状态（如氧化态、配位环境等）。结合能的细微变化通常反映了不同的化学态。

定量分析： XPS可以通过测量光电子峰的强度来进行定量分析，计算出各元素在样品表面上的相对含量。这种定量分析对理解表面化学过程非常重要。

深度剖析： 通过使用离子束逐层剥蚀样品表面，结合XPS，可以获得样品的深度分布信息，了解不同元素或化学态在样品内部的分布。

价带和能带结构分析： XPS能够测量样品的价带（Valence Band）和能带（Band Structure），提供材料电子结构方面的信息。这对于理解材料的导电性、半导体特性等非常有用。

应用领域包括：

1.材料科学领域：可以用于研究材料表面的成分、氧化层、污染物等，检测材料表面的元素组成。

2.环境科学领域：研究空气、土壤或水样中的污染物成分及其化学态，分析材料腐蚀过程中的表面化学变化。

3.生命科学领域：研究生物材料的表面化学成分，了解其生物相容性。

4.药物研究领域：分析药物制剂中的化学成分和其在生物系统中的相互作用。

通过XPS的多种功能，研究人员可以深入了解材料表面及其化学行为，这对于开发新材料、优化工艺以及探索新技术具有重要意义。

主要技术指标及参数

1.单色化X光源：单一靶面的水冷Al/Ag双阳极，最大功率600W（加速电压15kV，最大发射电流40mA），单色器罗兰圆500mm。

2. Al单色XPS（Ag 3d5/2 峰半高全宽@强度）：0.45eV@160kcps；大束斑能量分辨和灵敏度0.6eV@2.5Mcps。

3.选择性分析区域束斑大小。

4.能量扫描范围：-10～3200eV。

5.荷电中和器绝缘体分析能力（PET O-C=O的C 1s峰半高全宽@C-C/C-H的C 1s峰强度）：0.68eV@20kcps。

6.电子能谱能量分析器：平均半径165mm，通过能（FAT/CAE模式）1～400eV可调。

7.深度剖析离子枪：包含单离子刻蚀和团簇刻蚀，单离子模式，可使能量500eV～5keV连续可调；托粗模式：刻蚀能量≥10keV，团簇中离子数目500～3000个；离子源类型：单个Ar原子和团簇Ar双模式。

送样要求

1.预处理尺寸要求：块状/片状/薄膜：长宽厚不超出1 cm×1 cm×3 mm（磁性样品尽量小）（对块状样品或薄膜样品的测试面做好标记），粉末样品大于200目，不少于10mg，量少请用称量纸包好再装到管子里寄送。请勿用手触摸样品表面，会引入污染。制好样后请尽快密封，避免其他物质污染。

2.送样前样品需充分干燥，否则影响仪器真空度。高分子样品在送样前应进行干燥处理。若含有高挥发性分子等请务必烘烤。

3.样品含有硫或碘等卤族元素请务必填写或者提前告知，避免污染高真空系统。

4.样品在超高真空及在X射线、紫外线、电子束或Ar离子束照射下应稳定，不分解、不释放气体。