XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表

第 15卷第 1期 2009年0 3月 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 测试技术与仪器 ANALYSIS AND TEsTlNG TECHNOLOGY AND INSTRUMENTS Volume 15 Number l Mar．20o9 编委论坛(1一l7) XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 刘 芬，赵志娟，邱丽美，赵良仲 (中国科学院 化学研究所，北京 10ol9O) 摘 要：在长期从事 XPS分析测试的经验基础上，搜集了有关文献中的大量数据，编制了 XPS光电子峰和俄歇电 子峰峰位表，用于正确识别各种样品XPS谱图中的电子峰，达到快速、正确分析各种样品元素组成和化学组成的目 的．本峰位表对于从事 XPS测试的分析人员和应用 XPS的科技人员具有很好的实用价值． 关键词：x射线光电子能谱；元素组成分析；化学态分析 中图分类号：0657．32 文献标识码 ：A 文章编号：1006-3757(2009)01-0001-17 在 x射线光电子能谱(XPS)分析中用特征 x 射线(通常是 AIK 和 MgK。线)照射样品，光子把它 的全部能量交给原子中某壳层上的束缚电子，光子 能量的一部分用于克服电子结合能，余下的就作为 电子的动能而发射出去，成为光电子．只要入射光子 的能量足够克服电子结合能，光电子就可以从原子 的各个壳层(K，L，M⋯)发射出来，因此在能谱图 上可以看到对应于这些壳层的多个光电子峰．如果 光电子是从原子某壳层的 P，d，f轨道上发射出来， 由于自旋 一轨道偶合作用导致能级分裂，因而通常 会出现一对光电子峰(P 和 P3／2，d，尼和 d5，2，f5／2和 f7／ )． 光电子发射后原子内层产生一个空穴，这时原 子处于激发态，在去激发过程中又能引起俄歇电子 发射，其过程几乎和光电子发射同时发生，所以在能 谱图中除光电子峰外还会出现 x射线激发的俄歇 电子峰，而且俄歇电子峰往往出现一群，情形比较复 杂． 在XPS谱图中除光电子蜂和俄歇电子峰以外， 还可能出现其它种类的电子峰，如：同一元素因存在 一 种以上化学态引起的化学位移峰；X射线伴线(主 要有 K 和 KB)激发的光电子峰；X射线源阳极污 染产生的 X射线鬼峰；某些材料由于光电子与表面 层中其它电子相互作用引起的电子能量损失峰，某 些元素特别是过渡元素及其化合物还会出现震激伴 峰和多重分裂峰． 因此，如果被分析的样品中含多种未知元素，所 得的扫描谱图可能比较复杂，分析测试人员在识别 谱峰时可能会耗费较长时间，甚至可能指认错误．根 据我们的经验，即使使用谱仪计算机中的数据库来 识别谱峰，也会出现上述情况：为此我们编制本峰位 表(表 1和表 2)，以帮助分析人员较快地识别谱峰 和确定样品的元素组成． 以下就如何使用本峰位表加以说明： 在分析未知样品时，一般先进行全扫描，以确定 其元素组成，然后进行窄扫描，以确定元素的化学 态．在全扫描谱图中，纵坐标是峰强度，横坐标是电 子结合能．在本峰位表中第 1栏是峰位，即电子结合 能，第 2栏是元素能级．第 1栏中的电子结合能是从 低到高的顺序排列，列出可能的元素及其能级的电 子峰峰位．这样做可以较清楚地显示同一峰位及其 临近可能出现的元素种类，以便于分析判断．所列元 素不包括放射性元素，所列能级基本上不包括价电 子能级．表中的第 3栏 自旋轨道分裂是指 P、d、f轨 道发射光电子后由于自旋 一轨道耦合作用引起的能 级分裂的大致间距(eV)．第 4栏强度记号是指该 元素的全扫描谱中的最强峰( )，次强峰( )和第 3强峰( )，比较相对强度时包括了光电 子峰和俄歇电子峰．第 5栏位移范围是指该元素的 原子处于不同化学环境时的结合能位移大致范围． 由于俄歇电子的动能与激发源无关，但以结合能为 横坐标时俄歇峰的位置与激发源有关，所以本峰位 收稿 日期：2008—11—06； 修订 日期：2009一Ol一19． 作者简介：刘芬(1959一)，女，《分析测试技术与仪器》编委，副研究员，主要从事光电子能谱分析研究工作． 2 分析测试技术与仪器 第 l5卷 表由2种激发源(A1K 和 MgK )的峰位表组成． 记录全扫描谱图以后，用下述 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 确定样品的 元素组成： (1)绝大多数样品表面都能检测到碳(外来污染 碳或样品本身的碳)．在 XPS分析中通常用 C1s谱 线作为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 校正非导电样品的荷电效应，并将污染 碳或样品碳氢化合物的 C1 s结合能指定为 284．8 eV．首先识别谱图中的C1s峰并读出该峰对应的表 观结合能数值．非导电样品(或导电样品不与样品 托电接触)的 C1s表观结合能读数通常高于284．8 eV．将 C1s表观结合能读数减去284．8 eV得到荷电 位移修正值．将谱图中的所有电子峰峰位减去荷电 位移修正值，然后与表 1或表2对照． (2)如果样品中检测不到碳，则可选择样品中 可能存在的、峰较强、峰宽度较窄和化学位移较小的 元素的电子峰(如 F1s，Nal s等)作为参考谱线，来 估计样品的荷电位移． (3)’读出全扫描谱 图中最强峰的、经荷电位 移修正后的峰位值．对照表 1或表 2，初步指认最 强峰对应的元素及其能级 ，同时检查并指认谱图 中该元素的其它能级 的光电子峰特别是该元素 的次强峰和最强俄歇 电子峰．若最强峰、次强峰 或俄歇电子峰都与本峰位表的数值符合 ，则可确 认该元素存在． (4)读出全扫描谱图中的其余电子峰经荷电修 正后的结合能读数，从本表查出对应的元素．在识别 谱峰时要注意有些元素的光电子峰(例如 Ru3d与 C1s，Sb3d与 O1s等等)可能会互相重叠，此时可通 过检查这些元素的次强电子峰或最强俄歇电子峰来 判断是否存在该元素．有些元素的光电子峰与其它 元素的俄歇电子峰互相重叠，此时可通过改变 X射 线激发源来判断是否存在该元素． (5)有些元素的俄歇电子峰不但较多，而且较 强和比较尖锐(例如由A1Kot线激发的se的俄歇电 子峰群)，这些电子峰对某些元素的光电子峰干扰 性很强，所以在表 1和表 2中并列标出了若干个最 强电子峰或次强电子峰． (6)在对照本峰位表识别元素谱峰时，同一峰 位值可能会有几种元素的电子峰出现，此时应首先 考虑峰位表中标出的最强电子峰对应的元素及其能 级．由于同一元素的光电子峰峰位与其化学环境有 关，所以在对照本峰位表识别谱峰元素时，应注意表 中所列的位移范围．范围越宽说明该元素化学位移 越大．本峰位表中的数值通常是中问值．例如，C1s 峰位为 287 eV，范围为 12 eV．它表明由于碳的化学 环境不同，它的 C1s峰位范围可以从 281 eV(碳化 物中的C)到293 eV(一CF 中的C)． (7)当激发源是 MgKct线时，有的元素(例如 Mg)的最强光电子峰(Mg2p)比最强俄歇电子峰 (Mg KLL)弱得多，此时可先识别俄歇电子峰，再在 窄扫描中增加重复扫描次数，记录其光电子峰．如果 俄歇电子峰和光电子峰的峰位都对应于某元素，则 对某元素的指认就不会错． (8)在对全扫描谱的所有谱峰指认以后，再对 样品的C1s和其它成份元素的最强电子峰进行窄扫 描，记录经过荷电位移修正后的精确峰位值即该元 素某能级的电子结合能，以用于元素化学态分析．对 于 P、d、f能级的光电子峰，应该检查其自旋 一轨道 分裂峰的间距(见第 3栏)和这对分裂峰的峰强度 比(I ：Ip3／2= 1：2-,Id3／2：Id5／2：2：3、If5／2：I = 3：4)是否正确，以最后核对元素组成的鉴定是否 正确． (9)X射线伴峰激发的电子峰的指认如下： A1K ． 激发的电子峰峰位比A1K。 ． 激发的主峰 低 10 eV左右，强度大约是主峰的8％；A1K 激发的 电子峰峰位 比主峰低 7O eV，强度是主峰的 2％； MgK ， 激发的电子峰峰位比MgK 。． 激发的主峰低 9 eV左右，强度大约是主峰的 10％；MgKB激发的电 子峰峰位比主峰低48 eV，强度是主峰的2％． (10)如果谱图上出现了上述方法无法指认的 电子峰，则这种电子峰有可能来 自X射线鬼峰，后 者是由于阳极污染物的 x射线激发的电子峰．例 如：A1阳极上有 Mg杂质或 Mg阳极上有 Al杂质，或 阳极损耗后露出了 Cu基底等，这时除阳极材料的 K X射线激发的电子峰外还可能有杂质 Mg或 Al 的 x射线激发的电子峰或基底 CuL。激发的电子 峰．此外，阳极严重氧化后有可能产生 OK X射线 激发的电子峰．这时可根据基本公式 hv=E +E (hv为 x光子能量，Eb和 Ek分别为电子结合能和 动能)来识别 x射线鬼峰．A1K 2、MgK 1-2、CuL OK X射线的能量分别为 1 486．6、1 253．6、927．7 和 524．9 eV．． 第 1期 刘芬 ，等：XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表 3 表 1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰~(AIKa) 卜 表 1 XPS光电子蜂和俄歇电子峰峰位(All【a)(1-S](续 ) Table 1 Peak positiom of Table 1 Peak positlom of photoelectrons photoelectrons and Auger electrons from X—rays and Auger electrons from AIKct X-rays(continueI 4 分析测试技术与仪器 第 15卷 表 1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(AlKa)rl-s](续) 表 1 ⅪPs光电子峰和俄歇电子峰峰位{ Ka)I n-s](续) Table 1 Peak positiom of photoelectrons Table 1 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from AIKct X—rays(continue) and Auger electrons from AIKa X—rays(continue) 第 1期 刘芬，等：XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表 5 表1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(AW~a)[z-5](续) 表1 ⅪPs光电子峰和俄歇电子峰峰位I AlKa)‘ 。 (续) Table 1 Peak positions of photoelectrons Table 1 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from AlK仅X—rays(continue J and Auger electrons from AIK X—rays(continue J 6 分析测试技术与仪器 第 l5卷 表 1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(AIKa)[1-s](续) 表 1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位IAlK矗)[1-s](续) Table1 Peakpositions ofphotoelectrons Table 1 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from AIKaX—rays(continue) and Auger electrons from AIKaX—rays(continue) 第 1期 刘芬，等：XP$光电子峰和俄歇电子峰峰位表 7 表 1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(AlKa)[I-s](续) 表 1 Ⅺ 光电子峰和俄歇电子峰峰位IAlKa) -5 (续) Table 1 Peak p~ Uons of photoelectrons Table 1 Peak positions of photoelectrons and Auger ek~'／urons from AIKa X-rays(con／／nue) and Auger electrons from K X—rays(continue J 8 分析测试技术与仪器 第l5卷 表1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(AlKa)[1-s](续) 表1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位IAlga} 卜 (续) Table 1 Peak positions of photoelectrons Table 1 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from AIKaX—rays(continue) and Auger electrons from AIKaX—rays(continue) 第 1期 刘芬 ，等：XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表 9 表1 XPS光电子蜂和俄歇电子峰峰位( Ka)It-s](续) 表 1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(AlKa)(1-s](续) Table 1 Peak pos／t／ons of photoelectrons Table1 Peak positionsofphotoelectrons andAuger electronsfrom AIKaX-rays{continue) andAuger electronsfrom A[Ko．x—rays{continue) 10 分析测试技术与仪器 第 15卷 表 1 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(AtKa}[1-s](续) 表2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰~(MgKa) 卜 (续) Table 1 Peak positions of photoelectrons Table 2 Peak positions~of photoelectrons and Auger electrons from ALKo．X—rays(continue) and Auger electrons from MgKa X—rays(continue) 表2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa) Table 2 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from M gKaX —rays 第 1期 刘芬，等 ：XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表 表 2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(Mgl【a) f续) 表 2 】 光电子峰和俄歇电子峰峰位f ) f续) Table 2 Peak positions of photoelectrons Table2 Peak positions ofphotoelectrons and Auger electrons from Mgga X—rays(continue) and Auger dectrons from MgKa X—rays(continue) 12 分析测试技术与仪器 第l5卷 表2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa)[1-s](续) 表2 】i口Ps光电子峰和俄歇电子峰峰位(MrJW )[1-s](续) Table 2 Peak positions of photoelectrons Table 2 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from MgKa X—rays(continue) and Auger electrons from MgKa X-rays(continue) 第1期 刘芬，等：XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表 l3 表2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位IMgKa)[t-s)(续) 表 2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa) -5 (续) Table2 Peak positiom ofphotoelectrons Table2 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from MgKot X—rays(continue) and Auger electrons from MgKa X—rays(continue) 14 分析测试技术与仪器 第l5卷 表 2．XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(Mgga)[n-s]I续 ) 表 2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa) (续l Table 2 Peak positions of photoelectrons Table 2 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from MgKa X—rays(continue) ． and Auger electrons from MgKa X—rays(continue) 第 1期 刘芬，等：xPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表 15 表2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa) 一 (续) 表 2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa) (续) Table 2 Peak positions of photoelectrons Table2 Peak positions ofphotoelectrons and Auger electrons from MgKa X—rays(continue) and Auger electrons from MgKa X—rays(continue) 16 分析测试技术与仪器 第 15卷 表 2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa) (续) 表2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MgKa)[1-s](续) Table 2 Peak positions of photoelectrons Table 2 Peak positions of photoelectrons and Auger electrons from MgKaX—rays(continue) and Auger electrons from MgKaX—rays(continue) 第 1期 刘芬，等：XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位表 表2 XPS光电子峰和俄歇电子峰峰位(MOf,a) 卜 (续) Table 2 Peak positions ofphotoelectrons and Auger electrons from MgKa X—rays(conthme) 参考文献： [1] K Siegbahn，C Nordling，A Fahlman， a1．ESCA： [2] [3] [4] [5] Atomic，molecular and solid state structure studied by means of electron spectroscopy[J]．Nova Acta’Regiae Societatis Scientiarum Upsaliensis：Ser IV，1967，20 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then to Ca／Ty out elemental and chemical state analysis quickly and correctly．The data in the tables are collected from many sources in the literature and they are very useful to the pet e engaged in XPS analysis and research work． Key words：X —ray photoelectron spectroscopy；elemental composition analysis；chemical state analysis Classifying number：0657．32