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XPS表面分析技術及應用

X射線光電子能譜（X-ray Photoelectron Spectroscopy，簡稱XPS）是一種用于測定材料中元素組成、化學式、元素化學態及電子態的定量能譜分析技術。其原理是，使用X射線照射樣品表面，測量從材料表面以下1-10nm范圍內逸出的光電子的動能和數量，從而獲得該材料表面組成。其特點是僅分析材料表面的化學信息，具有分析區域小、分析深度淺和不破壞樣品的特點，被廣泛應用于金屬、無機化合物、催化劑材料、高分子材料等各種材料的研究，以及腐蝕、催化、氧化等過程的研究。

XPS主要功能：

（1）全掃描：取全譜與標準譜線對照，找出各條譜線的歸屬。以便識別樣品中所有元素，并為窄區譜（高分辨譜）的能量設置范圍尋找依據，窄掃描可以得到譜線的精細結構。另外，定量分析最好也用窄區譜，這樣誤差更小。

（2）定性分析：實際樣品的光電子譜圖是樣品中所有元素的譜圖組合。根據全掃描所得的光電子譜圖中峰的位置和形狀，對照純元素的標準譜圖來進行識別。一般分析過程是首先識別最強峰，因C, O經常出現，所以通常考慮C1S和O1S的光電子譜線，然后找出被識別元素的其它次強線，并將識別出的譜線標示出來，分析時最好選用與標準譜圖中相同的靶。

（3）定量分析：因光電子信號強度與樣品表面單位體積的原子數成正比，故通過測量光電子信號的強度可以確定產生光電子的元素在樣品表面的濃度。但是因為影響測試結果的因素較多，所以一般只能進行半定量分析。

（4）化學態分析：化學態分析是XPS最具特色的分析技術，具體分析方式是與標準譜圖和標樣對比。

（5）深度分析：目的是獲得深度-成分分布曲線或深度方向元素的化學態變化情況，常采用離子濺射法，在惰性氣體離子轟擊樣品表面，對樣品表面進行逐層剝離，從而進行分析。

XPS應用：

1.聚合物表面污染的微區分析，從選定的區域快速收集全譜以鑒別污染物。

2.濺射深度分析

3.金屬氧化物分析

樣品信息：客戶發現手鐲發黑，對黑色異物進行分析。