【转帖】X 射线光电子能谱的原理及应用（XPS）来源:转载网络作者： tof-sims （一）X 光电子能谱分析的基本原理 X 光电子能谱分析的基本原理：一定能量的 X 光照射到样品表面，和待测物质发生作用，可以使待测物质原子中的电子脱离原子成为自由电子
该过程可用下式表示: hn=Ek+Eb+Er 其中: hn：X 光子的能量； Ek：光电子的能量； Eb：电子的结合能； Er：原子的反冲能量
其中 Er 很小，可以忽略
对于固体样品，计算结合能的参考点不是选真空中的静止电子，而是选用费米能级，由内层电子跃迁到费米能级消耗的能量为结合能 Eb，由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量为功函数 Φ，剩余的能量成为自由电子的动能 Ek，式(103)又可表示为： hn=Ek+Eb+Φ （10
4）Eb= hn- Ek-Φ （10
5） 仪器材料的功函数 Φ 是一个定值，约为 4eV，入射 X 光子能量已知，这样，假如测出电子的动能 Ek，便可得到固体样品电子的结合能
各种原子，分子的轨道电子结合能是一定的
因此，通过对样品产生的光子能量的测定，就可以了解样品中元素的组成
元素所处的化学环境不同，其结合能会有微小的差别，这种由化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移，由化学位移的大小可以确定元素所处的状态
例如某元素失去电子成为离子后，其结合能会增加，假如得到电子成为负离子，则结合能会降低
因此，利用化学位移值可以分析元素的化合价和存在形式
（二）电子能谱法的特点 ( 1 )可以分析除 H 和 He 以外的所有元素；可以直接测定来自样品单个能级光电发射电子的能量分布，且直接得到电子能级结构的信息
( 2 )从能量范围看，假如把红外光谱提供的信息称之为“分子指纹”，那么电子能谱提供的信息可称作“原子指纹”
它提供有关化学键方面的信息，即直接测量价层电子及内层电子轨道能级
