X射線光電子能譜學

X射線光電子能譜學

電荷補償技術

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絕緣樣品表面的光電子發射引起正的靜電荷(h+), 使樣品出現一穩定的表面電位Vs,它對光電子逃離有束縛作用,使譜線發生位移,還會使譜峰展寬、畸變。

當用非單色化的X射線源激發光電發射時,在樣品的附近有足夠的低能電子提供,使其有效地中和樣品,從而獲得高質量的XPS譜圖。當用單色X射線源時,在靠近樣品附近不會產生這麼大量的低能電子,所以無法中和樣品上的荷電。事實上,由於單色器的X射線線寬比非單色的X射線窄的多,更需要有效的荷電補償。荷電補償在分析區域內也必須均勻,以防XPS譜峰展寬。

儘管如此,並不代表這對於XPS使用的X射線,使用非單色化的X射線要優於單色化的。使用單色化的X射線可以使譜線便窄,得到更多的化學信號資訊;同時也可以除去X射線譜中干擾的部分,即X射線伴峰(衛星峰)和軔致輻射產生的連續背景。使用單色器可以將X射線聚焦成小束斑,即可以實現高靈敏度的小面積XPS(SAX)測量,或者可在同一個穩定性稍差的樣品上進行多點測試。

所以對於荷電效應的補償有時候顯得非常重要。當必須進行荷電補償時,正確的方法是給樣品補償低能電子(e-),但通常無法達到精確的電荷平衡,多餘的電子在樣品表面產生均勻的、大小已知的負電。然後在數據處理時,將峰移至正確的位置。此種技術可以將荷電差異或者不均勻荷電減到最小。但是難以用某一種方法徹底消除。用於荷電補償的電子束應該是低能電子以避免損傷樣品的表面,但必須有足夠高的通量,以充分地補償荷電。典型的電子能量小於5eV。

然而,在實際的XPS分析中,一般採用內標法進行校準,而非進行荷電效應補償。最常用的方法是用真空系統中最常見的有機污染碳C 1s的電子結合能為284.6 eV進行校準,這種方法方便快捷。當然,對於有時候也可以採用穩定的化學元素Au, Pt, In, Ar等,通過在樣品表面蒸鍍Au或Pt等元素(BEAu4f7/2=84.0eV,BEPt4f7/2=71.1eV),用金和Pt來做荷電校正;或者有人將樣品壓入In片,用In來做校正;或者將Ar離子注入到樣品表面,用Ar2p來做校正。所謂的校正,就是所有的元素以它為標準,比如碳元素C, 每個元素都要加上或減去碳C的信號峰移動的ev。

樣品製備

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