今天给各位分享光电子能谱的知识，其中也会对光电子能谱仪进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

光电子能谱的应用

光电子能谱的应用主要有以下两方面：

(1) 测定在各个被占据轨道上电子电离所需要的能量，为分子轨道理论提供实验依据。

(2) 研究固体表面组成和结构a. 表面的化学状态，包括元素的种类和含量，化学价态和化学键的形成等；

b.表面结构，包括宏观和表面的形貌，物相分布，元素分布及微观的原子表面排列等；

c. 表面电子态，涉及表面的电子云分布和能级结构。

光电子能谱的分类

根据光源的不同，光电子能谱可分为:1、紫外光电子能谱UPS（Ultroviolet Photoelectron Spectrometer）；2、X射线光电子能谱XPS(X-Ray Photoelectron Spectrometer ）3、俄歇电子能谱AES(Auger Electron Spectrometer)。

X射线光电子能谱法：用来（定性）分析原子在化合物中的价态，和化合形态。仪器简单，光谱解析简单。

紫外光电子能谱法：分析价层轨道里的电子的能量和作用。可以获得很多关于分子的稳定性，反应性等信息。但是由于电子的跃迁和振动能级有作用，和分子对称性相关极为紧密。图谱解析复杂。仪器要求较高。

Auger电子能谱法：属于二次电子能谱法。多用于对固体，或凝聚态物质进行元素和价态的分析。图谱简单，仪器要求较高。常用来和X射线光电子能谱,荧光光谱，互补联合使用。

光电子能谱的基本原理

光电子能谱所用到的基本原理是爱因斯坦的光电效应定律。材料暴露在波长足够短（高光子能量）的电磁波下，可以观察到电子的发射。这是由于材料内电子是被束缚在不同的量子化了的能级上，当用一定波长的光量子照射样品时，原子中的价电子或芯电子吸收一个光子后，从初态作偶极跃迁到高激发态而离开原子。最初，这个现象因为存在可观测得光电流而称为光电效应；现在，比较常用的术语是光电离作用或者光致发射。若样品用单色的、即固定频率的光子照射，这个过程的能量可用Einstein关系式来规定：

hν=Ek+Eb

式中hν为入射光子能量，Ek是被入射光子所击出的电子能量，Eb为该电子的电离能，或称为结合能。光电离作用要求一个确定的最小光子能量，称为临阈光子能量hν0。对固体样品，又常用功函数这个术语，记做φ。

对能量hν显著超过临阈光子能量hν0的光子，它具有电离不同电离能（只要Ebhν）的各种电子的能力。一个光子对一个电子的电离活动是分别进行的。一个光子，也许击出一个束缚很松的电子并将高动能传递给它；而另一个同样能量的光子，也许电离一个束缚的较紧密的电子并产生一个动能较低的光电子。因此，光电离作用，即使使用固定频率的激发源，也会产生多色的，即多能量的光致发射。因为被电子占有的能级是量子化的，所以光电子有一个动能分布n（E），由一系列分离的能带组成。这个事实，实质上反映了样品的电子结构是“壳层”式的结构。用分析光电子动能的方法，从实验上测定n（E）就是光电子能谱（PES）。将n（E）对E作图，成为光电子能谱图。那样简单的光电子谱图，对电子结构的轨道模型提供了最直接的，因而也是最令人信服的证据。严格的讲，光电子能谱应该用电离体系M+的多电子态方法来解释，比用中性体系M的已占单电子态（轨道）为好。

光电子能谱的仪器组成

光电子能谱仪主要由6个部分组成：激发源、样品电离室、电子能量分析器、电子检测器、真空系统和数据处理系统等组成。激发源常用紫外辐射源和 X射线源。使用紫外辐射源作为激发源的称为紫外光电子能谱,使用X射线的称为X 射线光电子能谱，统称为光电子能谱。

（1）真空系统：目的是使电子不被残余气体分子散射，并避免残余气体分子吸附所引起的样品表面污染。一般在实验中，气体压力1.33*10-7Pa 是可以接受的。现成的抽气系统有：带液氮冷阱的水冷油 *** 泵，涡轮分子泵，溅射离子泵，钛升华泵，低温泵。前三类泵常常用于主抽气系统，其余的往往充当辅泵。以这种方式抽空并经100~160Cordm; 条件下烘烤一夜的系统，可获得1.33*10-8 乃至更低一些的基压。并且，这套系统日常还需要做定期的烘烤。

（2）样品处理部分：包括有三个真空室，第一个真空室用于进出样品，第二个起真空缓冲作用，并在其内部作样品的制备和处理，样品在第三个真空室里被X 射线照射得到光电子。

（3）X射线源：热灯丝发射出电子，经电场加速，轰击阳极靶（通常为Al 或Mg），发出X 射线（Al 的特征谱线为1486.6ev，Mg 的特征谱线为1253.6ev），这样的X 射线是由多种频率的X 射线叠加而成的。实验中常常使用石英晶体单色器，将得到的X 射线单色化。

（4）电子能量分析器：作用是测量由样品表面发射出来的能量分布，所得光电子谱是一

幅电子流强度相对于动能的图。

（5）检测器

x射线光电子能谱的基本原理

X射线光子的能量在1000～1500ev之间，不仅可使分子的价电子电离而且也可以把内层电子激发出来，内层电子的能级受分子环境的影响很小。 同一原子的内层电子结合能在不同分子中相差很小，故它是特征的。光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进行分析的实验技术称为光电子能谱。

XPS的原理是用X射线去辐射样品，使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。被光子激发出来的电子称为光电子。可以测量光电子的能量，以光电子的动能/束缚能binding energy,(Eb=hv光能量-Ek动能-w功函数)为横坐标，相对强度（脉冲/s）为纵坐标可做出光电子能谱图。从而获得试样有关信息。X射线光电子能谱因对化学分析最有用，因此被称为化学分析用电子能谱（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）

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