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X射線光電子能譜/電子光譜化學(xué)分析儀(XPS/ESCA)

X射線光電子能譜(XPS),也稱為電子光譜化學(xué)分析儀(ESCA) ，是一種無(wú)損的表面分析技術(shù)。其原理是用X射線輻射樣品，使樣品表面原子或分子的內(nèi)層電子（或價(jià)電子）被激發(fā)出來(lái)成為光電子。檢測(cè)光電子動(dòng)能，然后以光電子的動(dòng)能為橫坐標(biāo)，相對(duì)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)做出光電子能譜圖。從而獲得試樣原子組成和化學(xué)鍵合信息。 XPS的測(cè)試深度約 50-70Å，檢測(cè)限約為0.01%。此外，XPS可用于材料的深度分析。

XPS的主要應(yīng)用

• 識(shí)別污點(diǎn)或變色
• 清潔度的表征
• 分析粉末和碎片的組成份
• 識(shí)別和量化表面變化前后聚合物的功能參數(shù)
• 測(cè)量硬盤上的潤(rùn)滑劑厚度
• 深度分析
• 測(cè)量樣品的氧化層厚度

XPS技術(shù)性能

信號(hào)檢測(cè)
光電子

元素檢測(cè)
Li-U及其化合價(jià)信息

檢測(cè)限
0.01 – 1% （原子百分比）

深度分辨率
20 - 200 Å（深度分析模式）
10 - 100 Å (表面分析）

成像/繪圖
是

橫向分辨率
10 µm

XPS分析的理想用途

• 有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料、污點(diǎn)、殘留物的表面分析
• 測(cè)量表面成分及化學(xué)狀態(tài)信息
• 薄膜成份的深度剖析
• 硅氧氮化物厚度及成分分析
• 薄膜氧化物厚度測(cè)量（SiO₂, Al₂O₃ 等）

XPS分析的相關(guān)領(lǐng)域

• 航空航天
• 汽車
• 生物醫(yī)學(xué)
• 半導(dǎo)體
• 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
• 國(guó)防
• 顯示器
• 電子
• 工業(yè)產(chǎn)品
• 照明
• 制藥
• 光電子
• 聚合物
• 半導(dǎo)體
• 太陽(yáng)能光伏發(fā)電
• 電信

XPS分析的優(yōu)勢(shì)

• 表面元素的化學(xué)狀態(tài)識(shí)別
• 除H和He外，可檢測(cè)其他所有元素
• 定量分析
• 適用于多種材料，包括絕緣樣品（紙，塑料、玻璃等）
• 可用于深度分析
• 氧化物厚度測(cè)量

XPS分析的局限性

• 檢測(cè)限通常在~ 0.01 %
• 束斑較大，約為~10 µm
• 有限的具體有機(jī)物信息
• 需要超高真空（UHV）環(huán)境