XPS表面分析技术及应用

X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy，简称XPS）是一种用于测定材料中元素组成、化学式、元素化学态及电子态的定量能谱分析技术。其原理是，使用X射线照射样品表面，测量从材料表面以下1-10nm范围内逸出的光电子的动能和数量，从而获得该材料表面组成。其特点是仅分析材料表面的化学信息，具有分析区域小、分析深度浅和不破坏样品的特点，被广泛应用于金属、无机化合物、催化剂材料、高分子材料等各种材料的研究，以及腐蚀、催化、氧化等过程的研究。

XPS主要功能：

（1）全扫描：取全谱与标准谱线对照，找出各条谱线的归属。以便识别样品中所有元素，并为窄区谱（高分辨谱）的能量设置范围寻找依据，窄扫描可以得到谱线的精细结构。另外，定量分析最好也用窄区谱，这样误差更小。

（2）定性分析：实际样品的光电子谱图是样品中所有元素的谱图组合。根据全扫描所得的光电子谱图中峰的位置和形状，对照纯元素的标准谱图来进行识别。一般分析过程是首先识别最强峰，因C, O经常出现，所以通常考虑C1S和O1S的光电子谱线，然后找出被识别元素的其它次强线，并将识别出的谱线标示出来，分析时最好选用与标准谱图中相同的靶。

（3）定量分析：因光电子信号强度与样品表面单位体积的原子数成正比，故通过测量光电子信号的强度可以确定产生光电子的元素在样品表面的浓度。但是因为影响测试结果的因素较多，所以一般只能进行半定量分析。

（4）化学态分析：化学态分析是XPS最具特色的分析技术，具体分析方式是与标准谱图和标样对比。

（5）深度分析：目的是获得深度-成分分布曲线或深度方向元素的化学态变化情况，常采用离子溅射法，在惰性气体离子轰击样品表面，对样品表面进行逐层剥离，从而进行分析。

XPS应用：

1.聚合物表面污染的微区分析，从选定的区域快速收集全谱以鉴别污染物。

2.溅射深度分析

3.金属氧化物分析

样品信息：客户发现手镯发黑，对黑色异物进行分析。