§76电子能谱应用 电子能谱技术通过分析样品受激发射出来的自由电子的能量分布而获得样品的有 关信息。但由于自由电子能量较小,在样品中的自由射程很短,因此,对固体样品而言, 电子能谱所得到的电离电子都是来自于固体表面(一般只有几个mm厚度)。作为一种 灵敏的固体表面分析技术,电子能谱目前主要应用于催化、金属腐蚀、粘合、电极过程 和半导体材料与器件等这样一些极有应用价值的领域,探索固体表面的组成、形貌、结 构、化学状态、电子结构和表面键合等信息。随着时间的推移,电子能谱的应用范围和 程度将会越来越广泛,越来越深入 电子能谱中,UPS以能量低于50eV的紫外光作为激发光源照射样品,因此只涉 及外层电子(价电子或导带电子),不能用作化学分析,主要用于提供(1)清洁表面或 有化学吸附物的表面的电子结构:(2)参与表面化学键的金属电子和分子轨道的组合等 信息;(3)有关电子激发和电荷转移的信息 XPS是用X射线光子激发原子的内层电子发生电离,产生光电子,这些内层能级 的结合能对特定的元素具有特定的值,因此通过测定电子的结合能和谱峰强度,可鉴定 除H和He(因为它们没有内层能级)之外的全部元素以及元素的定量分析。此外,对 ⅪPS谱线进行详细分析,还可获得有关元素在固体表面上的化学状态、吸附物在固体 表面上的状态等信息。作为一种常用的表面分析方法,XPS对大部分化合物是非破坏 性分析,绝对灵敏度可达108g。 与光电子能谱相比,AES也不能分析H、He,对样品有一定的破坏作用,但其 具有表面灵敏度高(检测极限小于1018g)、分析速度快等优点,在表面科学领域主要 进行(1)表面组成的定性和定量:(2)表面元素的二维分布图和显微像:(3)表面元 素的三维分布分析,和(4)表面元素的化学环境和键合等方面的研究。 限于篇幅,本节仅按下面的三个部分,举几个实例介绍电子能谱在化学,尤其是在 催化领域中的一些应用。应当指出的是,每一种分析方法都有它自己的长处和短处,都 有一定的局限性。为了解决实际问题,往往需要同时采用两种或几种方法联合使用,以 便取长补短、去伪存真,得到更为全面的信息。 7.6.1表面组成的分析 研究表明,表面组成和体相组成不同,这是由于发生表面富集或形成强的吸附键 所导致的。用AES或ⅪPS测量样品表面可发现,表面总是被C、S、O、Si和Cl等 染,有时通过仔细的清洁处理还是避免不了,这些杂质一般是从体相分凝到表面的 称为表面“富集”。多组分合金的表面组成和体相不同,也是由于发生了表面“富集”的缘 故。这些表面“富集”的现象,可以通过AES或XPS很方便地观测到。例如体相Pd原 子浓度为40%的Ag-Pd合金,当采用2keV的Ar轰击表面清洁处理后,AES定量§7.6 电子能谱应用 电子能谱技术通过分析样品受激发射出来的自由电子的能量分布而获得样品的有 关信息。但由于自由电子能量较小，在样品中的自由射程很短，因此，对固体样品而言， 电子能谱所得到的电离电子都是来自于固体表面（一般只有几个 nm 厚度）。作为一种 灵敏的固体表面分析技术，电子能谱目前主要应用于催化、金属腐蚀、粘合、电极过程 和半导体材料与器件等这样一些极有应用价值的领域，探索固体表面的组成、形貌、结 构、化学状态、电子结构和表面键合等信息。随着时间的推移，电子能谱的应用范围和 程度将会越来越广泛，越来越深入。 电子能谱中， UPS 以能量低于 50eV 的紫外光作为激发光源照射样品，因此只涉 及外层电子（价电子或导带电子），不能用作化学分析，主要用于提供（1）清洁表面或 有化学吸附物的表面的电子结构；（2）参与表面化学键的金属电子和分子轨道的组合等 信息；（3）有关电子激发和电荷转移的信息。 XPS 是用 X 射线光子激发原子的内层电子发生电离，产生光电子，这些内层能级 的结合能对特定的元素具有特定的值，因此通过测定电子的结合能和谱峰强度，可鉴定 除 H 和 He （因为它们没有内层能级）之外的全部元素以及元素的定量分析。此外，对 XPS 谱线进行详细分析，还可获得有关元素在固体表面上的化学状态、吸附物在固体 表面上的状态等信息。作为一种常用的表面分析方法， XPS 对大部分化合物是非破坏 性分析，绝对灵敏度可达 g -18 10 。 与光电子能谱相比， AES 也不能分析 H 、 He ，对样品有一定的破坏作用，但其 具有表面灵敏度高（检测极限小于 g -18 10 ）、分析速度快等优点，在表面科学领域主要 进行（1）表面组成的定性和定量；（2）表面元素的二维分布图和显微像；（3）表面元 素的三维分布分析，和（4）表面元素的化学环境和键合等方面的研究。 限于篇幅，本节仅按下面的三个部分，举几个实例介绍电子能谱在化学，尤其是在 催化领域中的一些应用。应当指出的是，每一种分析方法都有它自己的长处和短处，都 有一定的局限性。为了解决实际问题，往往需要同时采用两种或几种方法联合使用，以 便取长补短、去伪存真，得到更为全面的信息。 7.6.1 表面组成的分析 研究表明，表面组成和体相组成不同，这是由于发生表面富集或形成强的吸附键 所导致的。用 AES 或 XPS 测量样品表面可发现，表面总是被 C 、S 、O、Si 和 Cl 等 污染，有时通过仔细的清洁处理还是避免不了，这些杂质一般是从体相分凝到表面的， 称为表面“富集”。多组分合金的表面组成和体相不同，也是由于发生了表面“富集”的缘 故。这些表面“富集”的现象，可以通过 AES 或 XPS 很方便地观测到。例如体相 Pd 原 子浓度为 40% 的 Ag - Pd 合金，当采用 2keV 的 + Ar 轰击表面清洁处理后， AES 定量