电子能谱仪的工作原理是什么？

当一个具有足够能量的入射电子使原子内层电离时，该空穴立即就被另一电子通过L1→K跃迁所填充。这个跃迁多余的能量EK-EL1如使L2能级上的电子产生跃迁，这个电子就从该原子发射出去称为俄歇电子。这个俄歇电子的能量约等于EK-EL1-EL2。

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马超

2020-4-7 14:33:13

电子能谱仪的结构
电子能谱仪的工作原理
电子能谱仪的优缺点
电子能谱仪的功能
电子能谱仪的应用

电子能谱仪的结构

电子能谱仪的工作原理

　　当一个具有足够能量的入射电子使原子内层电离时，该空穴立即就被另一电子通过L1→K跃迁所填充。这个跃迁多余的能量EK-EL1如使L2能级上的电子产生跃迁，这个电子就从该原子发射出去称为俄歇电子。这个俄歇电子的能量约等于EK-EL1-EL2。这种发射过程称为KL1L2跃迁。此外类似的还会有KL1L1、LM1M2、MN1N1等等。从上述过程可以看出，至少有两个能级和三个电子参与俄歇过程，所以氢原子和氦原子不能产生俄歇电子。同样孤立的锂原子因为最外层只有一个电子，也不能产生俄歇电子。但是在固体中价电子是共用的，所以在各种含锂化合物中也可以看到从锂发生的俄歇电子。

电子能谱仪的优缺点

　　电子能谱仪的优点：
　　（1）分析速度快能谱仪可以同时接受和检测所有不同能量的X射线光子信号，故可在几分钟内分析和确定样品中含有的所有元素，带铍窗口的探测器可探测的元素范围为11Na~92U,20世纪80年代推向市场的新型窗口材料可使能谱仪能够分析Be以上的轻元素，探测元素的范围为4Be~92U.
　　（2）灵敏度高 X射线收集立体角大。由于能谱仪中Si（Li）探头可以放在离发射源很近的地方（10㎝左右），无需经过晶体衍射，信号强度几乎没有损失，所以灵敏度高（可达104cps/nA,入射电子束单位强度所产生的X射线计数率）。此外，能谱仪可在低入射电子束流（10-11A）条件下工作，这有利于提高分析的空间分辨率。
　　（3）谱线重复性好。由于能谱仪没有运动部件，稳定性好，且没有聚焦要求，所以谱线峰值位置的重复性好且不存在失焦问题，适合于比较粗糙表面的分析工作。
　　电子能谱仪的缺点：
　　（1）能量分辨率低，峰背比低。由于能谱仪的探头直接对着样品，所以由背散射电子或X射线所激发产生的荧光X射线信号也被同时检测到，从而使得Si（Li）检测器检测到的特征谱线在强度提高的同时，背底也相应提高，谱线的重叠现象严重。故仪器分辨不同能量特征X射线的能力变差。能谱仪的能量分辨率（130eV）比波谱仪的能量分辨率（5eV）低。
　　（2）工作条件要求严格。Si（Li）探头必须始终保持在液氦冷却的低温状态，即使是在不工作时也不能中断，否则晶体内Li的浓度分布状态就会因扩散而变化，导致探头功能下降甚至完全被破坏。

电子能谱仪的功能

　　1、高精度的表面化学表征：
　　单色化XPS 快速准确地鉴别表面元素组分、化学态及微小特征分析；结合独特的自动中和技术可对各种绝缘样品进行快速XPS 分析
　　2、高分辨的XPS 深度剖析：
　　小束斑XPS 配合新型离子枪，通过逐层表面剥离方法（离子刻蚀），测量样品表层元素和化合物随深度分布的信息。
　　3、高灵敏度XPS 化学态成像：
　　多达128 道的探测器快照式获得各个扫描点的元素成分和化学态信息，从而获得样品表面高灵敏度化学态图像，如浓度空间分布图、薄膜厚度图。
　　4、能量分辨率极限能量分辨率
　　分析区域从30－400微米连续可调。

电子能谱仪的应用

　　电子能谱仪对固体进行化学结构测定、元素分析、价态分析。可分析固、液、气样品中除氢以外的一切元素，还可研究原子的状态、原子周围的状况及分子结构。可应用于催化、高分子、腐蚀冶金、半导体材料等部门。

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