PDF《第6章 定性分析方法》

第6章 定性分析方法 1.

元素组成鉴别 2. 化学态分析 定性分析 ? XPS和AES的表面灵敏特性,再加上非结构破坏 性测试能力和可获得化学态信息的能力,使其 成为表面分析的极有力工具. ? 定性分析主要是鉴定物质的元素组成及其化学 状态. ? XPS还可以进行官能团分析和混合物分析. ? XPS定性分析的相对灵敏度约为0.1%. 6.

1、元素组成鉴别 ? 目的:给出表面元素组成、鉴别某特定元素的存 在性. ? 方法:通过测定谱中不同元素芯光电子峰的结合 能直接进行.将实验谱图与标准谱图相对照,根 据元素特征峰位置(及其化学位移)确定样品中 存在哪些元素(及这些元素的化学态). ? 依据:元素定性的主要依据是组成元素的光电子 线和俄歇线的特征能量值,因为每种元素都有唯 一的一套芯能级,其结合能可用作元素的指纹. ? 工具:XPS标准谱图手册和数据库. Au、Cr、Mg的轨道列表: ? 如果谱图中有这些相同能量的峰出现, 则可能含有该元素! 6.1.

1、数据采集-全扫描谱(Survey scan) ? 对于一个化学成分未知的样品,首先应采集全扫 描谱,以初步判定表面的化学成分.在作XPS分析 时,全扫描谱能量范围一般取0?1200eV,因为几 乎所有元素的最强峰都在这一范围之内. ? 通过样品的全扫描谱,在一次测量中我们就可检 出全部或大部分元素. ? 由于各种元素都有其特征的电子结合能,因此在 能谱中有它们各自对应的特征谱线.所以可根据 这些谱线在能谱图中的位置即可鉴定元素种类. 一般解析步骤 1. 因C, O是经常出现的,所以首先识别C, O的光电子谱线, Auger线及属于C, O的其他类型的谱线;

2. 其次鉴别样品中主要元素的强谱线和有关的次强谱线, 利用X射线光电子谱手册中的各元素的峰位表确定其他强 峰对应的元素,并标出其相关峰,注意有些元素的个别 峰可能相互干扰或重叠;

3. 最后鉴别剩余的弱谱线,假设它们是含量低的未知元素 的主峰(最强谱线);

4. 对于 p,d,f 谱线的鉴别应注意它们一般应为自旋双线 结构,其双峰间距及峰高比一般为一定值(有助于识别 元素) .p峰的强度比为1:2;

d线为2:3;

f线为3:4. 全扫描谱图 Cu 2p O KLL Auger O 1s N 1s C 1s Cu LMM Auger Cu 3p Cu 3s Cl 2p 6.1.

2、数据采集-高分辨谱(Detail scan) ? 对感兴趣的几个元素的峰,可进行窄区域高分辨细扫描. 目的是为了获取更加精确的信息,如结合能的准确位置, 鉴定元素的化学状态,或为了获取精确的线形,或者为了 定量分析获得更为精确的计数,或为了扣除本底或峰的分 解或退卷积等数学处理. [氟处理的聚合物] 元素鉴别(Identification) Survey of In foil with B crystal

0 10000

20000 30000

40000 50000

60000 70000

80000 0

100 200

300 400

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900 1000

1100 Counts / s Binding Energy (eV) In MNN O KLL In 3s In 3p3 O 1s In 3d C 1s Ar 2p B 1s Si 2s Si 2p Name Start BE Centre BE End BE Height / Counts FWHM / eV In MN1 1099.00 1084.00 1066.00 8550.29 9.54 O KL1 989.00 974.00 961.00 1752.79 7.60 In 3s 841.00 828.00 813.00 1854.09 5.08 In 3p 676.00 666.00 653.00 14182.74 4.42 O 1s 545.00 531.00 521.00 7507.12 3.37 In 3d 460.00 445.00 436.00 61075.64 2.57 C 1s 295.00 284.00 271.00 18711.03 3.66 Ar 2p 251.00 242.00 232.00 2805.27 3.52 B 1s 195.00 188.00 183.00 1098.42 2.76 Si 2s 158.00 152.00 146.00 11810.88 2.99 Si 2p 106.00 100.00 95.00 14292.43 2.58 Peak Table 6.