X射線光電子能譜分析

X射線光電子能譜分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)是用X射線去輻射樣品，使原子或分子的內層電子或價電子受激發射出來。被光子激發出來的電子稱為光電子，可以測量光電子的能量，以光電子的動能為橫坐標，相對強度(脈衝/s)為縱坐標可做出光電子能譜圖，從而獲得待測物組成。

基本介紹

• 中文名：X射線光電子能譜分析
• 外文名：X-ray photoelectron spectroscopy
• 套用：元素的定性分析等
• 單位：脈衝/s

定義及原理

X射線光電子能譜分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)是用X射線去輻射樣品，使原子或分子的內層電子或價電子受激發射出來。被光子激發出來的電子稱為光電子，可以測量光電子的能量，以光電子的動能為橫坐標，相對強度(脈衝/s)為縱坐標可做出光電子能譜圖，從而獲得待測物組成。XPS主要套用是測定電子的結合能來實現對表面元素的定性分析，包括價態。 X射線光電子能譜因對化學分析最有用，因此被稱為化學分析用電子能譜(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, ESCA)。1887年，Heinrich Rudolf Hertz發現了光電效應。二十年後的1907年，P.D. Innes用倫琴管、亥姆霍茲線圈、磁場半球 (電子能量分析儀)和照相平版做實驗來記錄寬頻發射電子和速度的函式關係。

XPS系統示意圖

主要套用

1 元素的定性分析。可以根據能譜圖中出現的特徵譜線的位置鑑定除H、He以外的所有元素。

2 元素的定量分析。根據能譜圖中光電子譜線強度(光電子峰的面積)反映原子的含量或相對濃度。

3 固體表面分析。包括表面的化學組成或元素組成，原子價態，表面能態分布，測定表面電子的電子云分布和能級結構等。

4 化合物的結構。可以對內層電子結合能的化學位移精確測量，提供化學鍵和電荷分布方面的信息。

5 分子生物學中的套用，e.g., 利用XPS鑑定維生素B12中的少量的Co。