电子能谱分析VIP专享VIP免费

电子能谱的主要作用是进行表面分析2.1.1什么是表面-----表面通常指固体－气体的界面或液体－气体的界面。定义：表面是指凝态物质靠近气体或真空的一个或几个原子层（0.5～10nm），是凝聚态对气体或真空的一种过渡。在稳定状态下，自然界的物质通常以气/液/固三相（形态）存在。这三者之中，任何两相或两相以上的物质共存时，会分别形成气-液、气-固、液-液、液-固、固-固，乃至气-液-固多相界面.通常所讲的固体表面（surface）实际上是指气-固两相界面,在不同的学科中，人们对材料表面的尺度往往有不同的划分和理解表面是指结构、物性与体相不相同的整个表面层。它的尺度范围常常随着客观物体表面状况的不同而改变，也随着不同技术学科领域研究所感兴趣的表面深度不同而给表面以不同尺度范围的划分。表面特点：（1）由于表面上原子/离子配位数减少，所以处于表面上的原子/离子缺少相邻的原子/离子，会失去三维结构状态下平衡。这样，处于表面上的原子/离子，必然要发生驰豫（relaxation），以寻求新的平衡位置，也会发生重构（reconstruction）以降低表面的能量。（2）表面原子/离子配位数减少，必然造成处于最顶层的原子/离子存在剩余价键，具有给出或接受一个电子的能力，因此易于发生相互作用。这就是固体表面在化学上比较活泼。对于不同的材料以及不同的界面，由于自由键密度不同，因而它们的化学反应能力也各不相等。这就是不同金属表面的吸附和催化反应能力有差别的基本原因之一。总之，材料表面的电子结构完全不同于三维相。1组成不同对很多合金，某些元素会在表面富集，称为表面偏析或分凝，掺杂生长的晶体也有这种现象。Cu－Ni合金中，在表面20个原子层中Cu的含量是体内的5倍。表面还可以吸附外界的原子，而这些外来原子与体内不同，不仅能在表面形成吸附层外，还可以在表面生成化合物。晶体中的原子处于有规律的周期性排列状态，而在表面这种周期突然中断，表面出现重构和驰豫现象。重构：表面最外层原子的排列与体内不同。驰豫：表面最外层原子和第二层原子间距离与体内原子层间距相同的变化（增大或缩小）。晶体表面原子周期性的突然中断还会使表面出现各种缺陷，例如台阶、弯折、重位、凸沿等等，而这些缺陷往往是吸附活性点，对催化等非常重要。3表面的电子结构与体内原子结构不同。每个原子/离子在体内的都是有规律地排布，从空间上讲是电子处于一种平衡状态，而表面原子从空间分布上至少是缺一个方向的平衡（面、棱、角），电子云的分布也不相同。因此，表面的原子比体内原子活性更大。2.1.3表面分析方法表面分析方法是借助于某种“探针”，通过“探针”与物质的表面作用，从而获得有关表面的信息的分析方法这些表面分析方法的基本原理，大多是以一定能量的电子、离子、光子等与固体表面相互作用，然后分析固体表面所放射出的电子、离子、光子等，从而得到有关的各种信息。由于“探针”激励所产生的信号具有波粒两象性，所以既可以用能量展开为能谱，又可以用波参数展开为波谱/光谱。表面谱仪是由样品室、探针系统（信号源）、分析室、检测系统、信号处理系统、其它系统。X－ray（或电子）激发固体中原子的内层电子，使原子电离从而发射出光电子（二次电子）。同时原子内层出现电子空穴，此时原子处于激发态。处于激发态的原子，这种状态是不稳定的，必然自发地跃迁至能量较低的状态，这一过程称为退激发，退激发的方式有两种：一种是发射特征X－ray；另一种是较外层电子向空穴跃迁，退激发的能量使外层电子克服结合能脱离原子，发射出来的电子被称为俄歇电子。1俄歇过程命名法俄歇过程涉及到三个能级，分别用Wi、Xp、Yq表示。其中W表示产生空穴的主能级，i表示次能级。X表示向空穴跃迂电子的主能级，p表示次能级；Y为发射俄歇电子的主能级，q表示次能级。命名：以空穴所在电子层命名俄歇系K系列—空穴在K层；L系列—空穴在L层例如：KLL俄歇群：KL1L1、KL1L2、KL2L2；同样有KLM群、LMM群等等。其中以K系俄歇电子谱线最简单，尤其以KLL群谱线强度最大，数量少，谱线干扰少。例如79Br(z=...