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X射线光电子光谱

Overview

资料来源:佐治亚州佐治亚州理工学院材料科学与工程学院费萨尔·阿拉姆吉尔,佐治亚州亚特兰大

X射线光电子光谱(XPS)是一种测量材料中元素元素成分、经验公式、化学状态和电子状态的技术。XPS光谱是通过用X射线束照射材料获得,同时测量从被分析材料顶部几纳米中逸出的动能和电子数量(在 = 前 10 nm 内,用于典型动力学电子的能量)。由于信号电子主要从材料的前几纳米内逃逸,XPS被认为是一种表面分析技术。

XPS背后的物理原理的发现和应用,或者正如前面所知,用于化学分析的电子光谱学(ESCA),导致了两项诺贝尔物理学奖。第一次于1921年授予阿尔伯特·爱因斯坦,因为他在1905年解释了光电效应。光电效应是XPS中产生信号过程的基础。不久之后,凯·西格巴恩根据因内斯、莫斯利、罗林森和罗宾逊的早期作品开发了ESCA,并在1954年记录了NaCl的第一个高能分辨率XPS频谱。ESCA/XPS在化学分析方面的力量的进一步展示,以及该技术相关仪器的开发,导致1969年第一个商业单色XPS仪器和1981年诺贝尔物理学奖授予Siegbahn,以表彰他为开发该技术作为分析工具而作出的广泛努力。

Procedure

以下过程适用于特定的 XPS 仪器及其相关软件,使用其他仪器时可能会有一些变化。

  1. 该样品是一层薄薄膜Pt(3原子层厚),生长在单层石墨烯上,支撑在商业二氧化硅(SiO2)玻璃玻片上。石墨烯(是单层碳)在Cu上生长,然后转移到玻璃基板上。然后,Pt 原子层通过电镀方法沉积。
  2. 要装载样品,首先排放负载锁以获取样品支架。确保遵守特高压系统的清洁规则。其中包括:不裸露的皮肤、头发或与样品或样品架接触的水分。使用干净的钳子来处理您的样品。负载锁室向大气压通风(±5 分钟)后,负载锁的门将弹簧打开。拿出样品架。
  3. 样品由应在舞台上的弹簧夹保持。擦拭舞台表面和您用酒精使用的夹子,然后完全晾干。
    a.打开负载锁门,将样品支架放回传输臂上。支架只能正确安装一种方式。
    b.关闭车门并泵下负载锁约 10 分钟,尽管某些样品(例如,如果是高孔、粉末或含有一些未蒸发的溶剂)可能需要额外的泵送时间,然后将样品转移到分析室中。当样品转移发生时,请注意分析室压力。它应该处于中低10-7 mbar范围内,然后在两个腔室之间的阀关闭时迅速下降到1

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Results

图 1显示了样本中的测量光谱,清楚地显示了 Pt、Si、C 和 O 的排放量。在图2中,我们看到从样本中到Pt4f7/2和4f5/2峰的高分辨率扫描。每个核心水平峰值的绑定能量可以与数据库(如国家标准与技术研究所(NIST)维护的数据库(https://srdata.nist.gov/xps/Default.aspx)中的结合能量进行比较。与数据库中参考化合物的结...

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Application and Summary

XPS 是一种表面化学分析技术,在可用于研究的样品范围内用途广泛。该技术提供化学成分、化学状态和材料中原子的占制电子结构的定量。

XPS提供表面元素的组成物(通常在1-10nm内),并可用于确定表面化合物的经验公式、污染表面的元素的特性、每个元素的化学或电子状态。表面,组合物在顶部表面和深度上的均匀性(通过顺序铣削到材料并获取新裸露表面的XPS数据)。<...

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