第二章电磁辐射与材料的相互作用本章主要内容概述第一节第二节各类特征谱基础第三节x射线的产生及其与物质的相互作用
第二章 电磁辐射与材料的相互作用 本章主要内容 第一节 概述 第二节 各类特征谱基础 ★ 第三节 X射线的产生及其与物质的相互作用 ★ S D U T
第二节各类特征谱基础原子吸收光谱外层电子原子发射光谱原子荧光光谱原子光谱内层电子：X射线荧光谱原子核：穆斯堡尔谱紫外可见吸收光谱分子光谱红外吸收光谱分子荧光、磷光光谱俄歇电子能谱电子能谱X射线光电子能谱光电子能谱紫外光电子能谱
第二节 各类特征谱基础 ◆原子光谱 原子吸收光谱 原子发射光谱 原子荧光光谱 紫外可见吸收光谱 红外吸收光谱 分子荧光、磷光光谱 ◆分子光谱 ◆电子能谱 外层电子 内层电子: X射线荧光谱 原子核: 穆斯堡尔谱 俄歇电子能谱 光电子能谱 X射线光电子能谱 紫外光电子能谱 S D U T
光电子能谱光电子发射过程：光电子的产生：电子结合能E光电子动能：Ek输运：A逸出：逸出功(功函数)D发射过程的能量关系称光电子发射方程h v =E+Φ+E+A
光电子发射过程： ●光电子的产生:电子结合能Eb ●光电子动能:EK ●输运: A ●逸出: 逸出功(功函数) Φs ●发射过程的能量关系称光电子发射方程 hν=Eb+Φs +Ek+A 光电子能谱 S D U T
光电子发射方程：hv=E++E+AE-EF-EEkEb：电子结合能Ei电子原来所处能级4EF:费米能级果Evhv-Ev真空能级中.EFΦ,=E,- EfhvEpE;
光电子发射方程：hν=Eb+Φs +Ek+A Eb=EF－Ei Eb：电子结合能 Ei：电子原来所处能级 EF：费米能级 Ev：真空能级 Φs =Ev- EF Ei EF hν EV Φs Eb A Ek hν S D U T
设A=0，则能谱仪系统的能量关系hv=E+Φ,+EkEkE'k EvE=hv-Φ-EkE'vhvQsΦ'Φs+Ek= Φ's+E'kEfEfEbE;Eb =hv - Φ's- E'k1/已知测得电子结合能
Ei EF EV hν Φs Eb Ek EF E’ V Φ’ s E’ k hν=Eb+Φs +Ek Eb=hν-Φs-Ek Φs+Ek = Φ’ s+E’ k Eb =hν- Φ’ s - E’ k 电子结合能 已知 测得 能谱仪系统的能量关系 设A=0，则 S D U T
光电子能谱图-5.01）光电子产额～光Ag3dARMNN电子动能（电子5/23/2结合能)Ag3p光电子产额由检Mgd3KO1s测器计数或计数edA6CIsA84率（单位时间的平A均计数)表示。如迎迎鸡300400100110012001300/ev图Ag片的X射线光电子能讲（MgKx激发源）
光电子产额～光 电子动能（电子 结合能） 光电子产额由检 测器计数或计数 率(单位时间的平 均计数)表示。 光电子能谱图 S D U T
紫外（真空）光电子能谱（UPS）Auger电子能谱（AES）X射线光电子能谱(XPS)hv外层.内层※辐射源：X射※光源：单色X射※光源：紫外光10~线或者电子束线100eV～10keV。100eV。※作用于：原子内※作用于：原子内※作用于：外层价层电子。层电子。电子和固体的价带电※产生：俄歇电子。子。※产生：X射线光电子。※俄歇谱仪分析的※产生：光电子※样品成分（元素组是极表层的成分，分※研究分子轨道与析深度达到1nm。成)分析。结合键和有机化合物结构以及固体能带结构
hv hv hv ※ 光源:紫外光10～ 100eV。 ※ 作用于：外层价 电子和固体的价带电 子。 ※ 产生：光电子 ※ 研究分子轨道与 结合键和有机化合物 结构以及固体能带结 构。 ※ 光源:单色X射 线100eV～10keV。 ※ 作用于：原子内 层电子。 ※ 产生：X射线光电 子。 ※ 样品成分(元素组 成)分析。 ※ 辐射源：X射 线或者电子束 ※ 作用于：原子内 层电子。 ※ 产生：俄歇电子。 ※ 俄歇谱仪分析的 是极表层的成分，分 析深度达到1nm。 紫外(真空)光电子能谱(UPS) X射线光电子能谱(XPS) Auger电子能谱(AES) 内层 外层 S D U T
我歇电子产生过程真空能级真空能级真空能级KKK终态内层空位产生俄歇过程发生※KL2L3俄歇电子：K：俄歇过程初态空位所在能级；L2：向空位作无辐射跃迁电子所在能级：L3：被发射出去的电子所在能级
俄歇电子产生过程 ※ KL2L3俄歇电子： K: 俄歇过程初态空位所在能级； L2:向空位作无辐射跃迁电子所在能级； L3:被发射出去的电 S D U T 子所在能级
以X射线形式释放无辐射跃迁过程俄歇电子(b)(a)1<国VL1KK(b)产生示意图(a)俄歇电子荧光X射线；
无辐射跃迁过程 L2 L1 K 产生示意图 (a) 荧光X射线； (b) 俄歇电子 L2 L1 K 以X射线形式释放 俄歇电子 L3 L3 e hv (a) (b) S D U T
X光电子LL2LhvK
L2 L1 K X光电子 L3 hv S D U T