XPS譜圖都包括些啥？衛星峰啥玩意？

　　XPS是大家期盼已久的內容，我們希望盡量能夠讓大家滿意。首先給大家分享下我們的更新計劃：今天是第一期，主要解決的是XPS的一些最基本的原理以及常規知識；從下一期開始我們主要采用實例的方法進行分享，介紹XPS具體怎么用，如何分峰擬合，XPS還包括哪些高級檢測手段等等。XPS看似簡單，其實包含的內容很多，如果草率地一股腦全部塞給大家，我覺得是對大家的不負責任。請大家耐心等待，我們會盡我們最大的努力，以盡可能簡單的方式最有效地將知識傳遞給大家！

　　1. XPS是什么？它是定性分析手段還是定量分析手段？

　　XPS, 全稱為X-ray Photoelectron Spectroscopy（X射線光電子能譜）, 早期也被稱為ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis),是一種使用電子譜儀測量X-射線光子輻照時樣品表面所發射出的光電子和俄歇電子能量分布的方法。

　　XPS可用于定性分析以及半定量分析, 一般從XPS圖譜的峰位和峰形獲得樣品表面元素成分、化學態和分子結構等信息，從峰強可獲得樣品表面元素含量或濃度。

　　2. XPS表征的是樣品的表面還是體相？為什么？

　　XPS是一種典型的表面分析手段。其根本原因在于：盡管X射線可穿透樣品很深, 但只有樣品近表面一薄層發射出的光電子可逃逸出來。

　　樣品的探測深度（d）由電子的逃逸深度（λ, 受X射線波長和樣品狀態等因素影響）決定，通常，取樣深度d = 3λ。對于金屬而言λ為0.5-3 nm；無機非金屬材料為2-4 nm； 有機物和高分子為4-10 nm。

　　3. XPS可用于定性分析什么信息？其基本原理是什么？

　　XPS可以定性分析：1) 樣品表面元素組成；2) 樣品表面元素的化學態和分子結構。

　　A. XPS譜圖中有哪些重要的譜線結構？具體是什么？

　　XPS譜圖一般包括光電子譜線，衛星峰（伴峰），俄歇電子譜線，自旋-軌道分裂(SOS)等

　　1. 光電子譜線：每一種元素都有自己特征的光電子線，它是元素定性分析的主要依據。譜圖中強度最大、峰寬最小、對稱性最好的譜峰，稱為XPS的主譜線。

　　實例說明一：上圖中，對于In元素而言，In 3d強度最大、峰寬最小，對稱性最好，是In元素的主譜線。而除了主譜線In 3d之外，其實還有In 4d, In 3p等其它譜線，這是因為In元素有多種內層電子,因而可以產生多種In XPS信號。

　　2. 衛星峰（伴峰）：常規Ｘ射線源(Al/Mg Kα1,2)并非是單色的，而是還存在一些能量略高的小伴線（Kα3,4,5和Kβ等），所以導致XPS中，除Kα1,2所激發的主譜外，還有一些小的伴峰。

　　實例說明二：上圖為Mg陽極X射線激發的C1s主峰（α1,2）及伴峰（α3,4,5和β）。從圖中可以看出，主峰的強度比伴峰要強很多。

　　3. 俄歇電子譜線：電子電離后，芯能級出現空位，弛豫過程中若使另一電子激發成為自由電子，該電子即為俄歇電子。俄歇電子譜線總是伴隨著XPS，但具有比XPS更寬更復雜的結構，多以譜線群的方式出現。特征：其動能與入射光ｈν無關。

　　實例說明三：上圖中O KLL, C KLL即為O和C的俄歇電子譜線，從圖中可以看到O KLL其實有三組峰，最左邊的為起始空穴的電子層，中間的是填補起始空穴的電子所屬的電子層，右邊的是發射俄歇電子的電子層。

　　備注：關于俄歇電子能譜的相關內容，等有機會咱們再詳細討論。

　　4. 自旋-軌道分裂(SOS)：由于電子的軌道運動和自旋運動發生耦合后使軌道能級發生分裂。對于l＞0的內殼層來說，用內量子數j（j=｜l±ms｜）表示自旋軌道分裂。即若l=0 則j=1/2；若l=1則j=1/2或3/2。除s亞殼層不發生分裂外，其余亞殼層都將分裂成兩個峰。

　　實例說明四：上圖所示為PbO的XPS譜圖，圖中Pb 4f裂分成4f5/2和4f7/2兩個峰。

　　重要意義：對于某一特定價態的元素而言，其p, d, f 等雙峰譜線的雙峰間距及峰高比一般為一定值。p峰的強度比為1:2；d線為2:3；f線為3:4。對于p峰，特別是4p線，其強度比可能小于1:2。

　　雙峰間距也是判斷元素化學狀態的一個重要指標。

　　5. 鬼峰：有時，由于X射源的陽極可能不純或被污染，則產生的X射線不純。因非陽極材料X射線所激發出的光電子譜線被稱為“鬼峰”。