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1.电子能谱分析基础知识 1

1.1 概述 1

1.2 原子中能级的划分 2

1.3 电子发射过程 3

1.4 发射电子的能量 5

1.4.1 X-射线光电子的能量 5

1.4.2 俄歇电子的能量 8

1.4.3 电致发射电子的能量 11

1.5 PES和AES的分析深度 11

1.6 电子能谱仪原理框图 13

2.电子能谱仪 15

2.1 激发源 16

2.1.1 X-射线源 16

2.1.2 单色X-射线源 17

2.1.3 电子枪 18

2.1.4 离子枪 19

2.2 样品系统 20

2.2.1 进样系统 20

2.2.2 制样室 21

2.2.3 分析室 21

2.3 真空系统 21

2.4 电子能量分析器 22

2.4.1 能量分辨率的要求 22

2.4.2 筒镜分析器（CMA） 22

2.4.3 半球型分析器（CHA） 23

2.4.4 CHA的两种减速方式 24

2.5 探测器 26

2.6 数据系统 26

参考文献 26

3.X-射线光电子能谱谱图的解释及化学信息 28

3.1 XPS谱图的一般特点 28

3.2 XPS谱线的种类 29

3.2.1 光电子线 29

3.2.2 俄歇线 30

3.2.3 X-射线卫星线 31

3.2.4 鬼线 32

3.2.5 携上线 32

3.2.6 劈裂线（shake up line） 34

3.2.7 能量损失线 35

3.2.8 价电子线 36

3.3 化学位移及其规律 37

3.3.1 氧化还原与化学位移 37

3.3.2 极性键分子的电荷分布与化学位移 38

3.3.3 形式电荷与原子的电负性 41

3.3.4 基团位移判断法 42

3.3.5 俄歇线的化学位移 43

3.4 X-射线光电子能谱在化学分析上的主要应用 43

3.4.1 元素定性分析 43

3.4.2 元素定量分析 44

3.4.3 状态与结构分析 46

参考文献 54

4.X-射线光电子能谱实验技术及应用 56

4.1 能量刻度的标定 56

4.1.1 谱仪能量刻度的标定 56

4.1.2 谱图能量刻度的校正 56

4.1.3 谱仪功函数的标定 58

4.2 ESCA分析技术 58

4.2.1 谱线的定性标识 58

4.2.2 谱线的定量处理 60

4.2.3 谱线的化学状态和分子结构信息在材料分析中的应用 66

4.3 痕量元素分析技术 84

4.3.1 电化学沉积法 84

4.3.2 螯合玻璃表面法 84

4.3.3 离子交换技术 85

4.3.4 溶液蒸发法 85

4.4 元素分布分析 85

4.4.1 元素的深度分布分析 85

4.4.2 元素的相分布分析 101

4.4.3 元素的表面分布分析 104

4.5 X-射线光电子衍射分析（XPD） 106

4.6 其它XPS分析 111

4.7 样品的制备 112

4.7.1 安装 112

4.7.2 清洁表面的制备 115

4.7.3 有机聚合物的加热溶解 115

4.8 数据处理技术 115

4.8.1 信噪比和信背比 116

4.8.2 去噪音 116

4.8.3 扣背底 118

4.8.4 退卷积 120

4.8.5 重叠谱的解叠与拟合 124

4.9 俄歇能谱分析（AES/SAM/SEM） 127

参考文献 133

5.其他表面分析技术及综合应用 136

5.1 表面分析方法的分类 136

5.2 几种主要表面分析方法的基本原理和分析特点的比较 140

5.2.1 能量分布分析法 140

5.2.2 质量分布分析方法 142

5.2.3 空间分布分析法 143

5.2.4 其他表面分析方法 144

5.3 材料表面分析的基本内容和相应的分析方法 145

5.4 表面分析方法在非金属材料研究中的综合应用 145

5.4.1 表面分析在玻璃研究中的应用 146

5.4.2 微电子封装用陶瓷基片的化学表征 148

5.4.3 内层电子谱在研究超导材料的电子结构中的应用 152

5.4.4 C3S早期水化的ESCA和SEM研究 155

5.4.5 硫化物处理过的p-lnP半导体材料p-n型变的研究 158

5.4.6 聚合物材料的表面表征 165

5.4.7 铁电薄膜组分及组分分布的研究 171

5.4.8 钢板与聚合物涂料粘结界面失效层表面分子取向的研究 171

参考文献 185

附录A 元素的电负性 189

附录B1 MgKα（1254eV）激发时各元素的光电截面（以ClS的光电截面22200b为单位） 190

附录B2 AlKα（1487eV）激发时各元素的光电截面（以ClS的光电截面13600b为单位） 196

附录C 原子的弛豫能量（eV） 202

附录D 原子灵敏度因子（ASF） 203

附录E1 电子结合能标识元素表（以MgKα为激发源） 205

附录E2 电子结合能标识元素表（以AlKα为激发源） 207

附录F 表面分析用元素周期表 209