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小木虫XPS问题集锦（第一期）2006年10月5日小木虫荣誉出品1目录前言………………………………………………………………………………………1问题－：xps实战………………………………………………………………………2问题二：哪里能进行XPS测试…………………………………………………………5问题三：XPS结合能……………………………………………………………………5问题四：XPS实验结果如何分析………………………………………………………7问题五：如何将仅含两列数据的txt文件转化为XpsPeak4.1可载入的des文件…8问题六：XPS怎么算表面元素含量……………………………………………………9问题七：元素相对含量的计算…………………………………………………………9问题八：如何设置扫描参数和如何进行XPS分析……………………………………9问题九：XPS表征什么…………………………………………………………………10问题十：XPS与EDX在分析表面元素方面有什么区别…………………………………11问题十一：XPS研究中各种N的结合能…………………………………………………12小木虫荣誉出品2前言通过在小木虫中检索关键词XPS，发现大多数提问及回答都很经典，而且大多数问题都是我们常见的，为了对小木虫这些珍贵的资源做一保护，也为了大家查询的方便，特此把大家的提问和回答进行了整理，做此电子书发表，以后会继续整理此类资源，希望大家满意，多多支持！由于本人水平有限，如有不足之处敬请各位虫友多多批评指正！谢谢！特此感谢所有在小木虫中发表XPS贴子及回贴的虫友！大家辛苦了！编者：rabbit77082006年10月5日小木虫荣誉出品3问题－：xps实战runqi：成为虫友几个月，斩获颇丰，找到了很多珍贵的资料。但是，总有一种消化不良的感觉。书本都是一些最基本的原理分析，在实际科研上，往往需要更多的经验和技巧。今天，我把以前的关于xps分析材料成分的一些经验简单总结一下，真诚欢迎虫友补充和纠正。1简介XPS(X-rayPhotoelectronSpectroscopy)又称ESCA(ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis),能够分析出了氢，氦以外的所有元素。测定精确到0.1at%,空间分辨率为100um,X-RAY的分析深度在1.5nm左右。XPS的样品一般是10mm*10mm*5mm,也可以更小些。厚度不能超过5mm.一般我的样品5mm*5mm*1mm.XPS分析室的真空度可以达到10E-9Pa,因此样品要干燥，不能释放气体。xps的灵敏度很高，待测样品表面，绝对不能用手，手套接触。也不要清洗。对于非导体样品，由于表面电荷的累计，我们需要打开chargeneutroliszer.2原理这方面很多书上都介绍了，归根结底就是一个公式：E(b)=hv-E(k)-WE(b):结合能（bindingenergy）hv:光子能量（photoenergy）E(k):电子的动能（kineticenergyoftheelectron）W:仪器的功函数（spectrometerworkfunction）通过测量接收到的电子动能，就可以计算出元素的结合能。铝靶：hv=1486.6eV镁靶：hv=1253.6eV3应用由于元素的结合能是唯一标识的，因而我们可以用xps作：（1）组成样品的元素的标定（2）各元素含量的计算（3）元素的侧向分布（4）化学态标定（5）测量超薄（小于5纳米）样品的厚度利用电子在不同材料的传播的平均自由程不同。如果这对你还有一点点帮助的话，我就继续写，下一步分主要介绍我所分析过的一些例子，注意什么事项等，暂停一下，让大家发言讨论小木虫荣誉出品410032587群，欢迎你回答如下：nanohappyyou：非常好！正如你所说：除了基础知识之外，在实际运用中，还有许多东西需要我们去不断积累！其中“分析深度在1.5nm左右”，不一定吧？一定要接着！runqi：回复nanohappyyou影响分析深度因素很多，简单，比如，射线的功率，分析的材质等。还有就是电子在材料中的平均自由程。总体而言，就是几个原子层大小。希望有xps经验的虫友来参与讨论。这样大家都能够提高！！分峰我个人认为，对于xps的分峰，不像XRD那样有标准的数据库。关键的问题是，能用xps的结果来证明你自己的论点。比如说，物理沉积得到的TiN中的Ti,目前有2大类分峰，一类认为由于Ti有4价，因而，要分8个峰（2p1/2,4个，2p3/24个）。另一类认为，只要分6个峰就可以即，Ti-N,Ti-O-N,Ti-O.因为Ti极易被氧化。所以，分峰方式的选择，主要是考虑解释你观察的现象。关于元素的bindingenergy,我的做法是，查e-journal中相应元素的值，应该有一个整体范围。然后，你在这个范围内，选一个可以解释你的实验现象的位置就行了。风枫：好像很随意，不是很科学哟。runqi：是很随意，不过，数据可都有很严谨的。XPS的应用，还有很多问题。我曾经接触过得比如：作depthprofile确定薄膜和基材界面的时候，界面的粗糙度对测定值的影响？还有，前一段时间看到帖子，讲xps可以测定晶粒的粒度。问题二：哪里能进行XPS测试orange19821211：小木虫荣誉出品5我需要进行XPS（X-射线光电子能谱测试），但不知哪里能够进行，而且能够接受外来样品。望予告知，谢谢先！急需！回答如下：chevan：我知道的就有厦门大学和清华大学啊，按小时计费。Hqzhang：吉林大学也行，我在那测过。ssd218：天津大学和河南大学，我在天津大学做过！liangzaili：四川大学和成都科分院以及成都的另外一个研究所都可以做。每个样品100元xiaozw：中科大，150个样，把样品寄过去就可以了，联系方式自己去大学的网站上找吧。华南理工大学xps也刚到可以做了，jiangxinyu：长沙中南大学粉冶所也可以做。问题三：XPS结合能Daiqiguang：一种氧化物如CeO2在反应后Ce3d结合能增加，意味着什么？我知道如果向CeO2掺杂其他过渡金属等，由于相互作用会导致结合能增加，但是反应后（没有其它的产物生成）结合能增加，为什么了？能说明什么问题？跟催化剂失活有关？回答如下：hanyu_cn：我对你的这个反应不是很清楚，只能简单地说说我的看法，反应后Ce3d结合能增加，肯定地说氧化物表面Ce的电子状态发生了变化，是否有高价态的Ce形成呢？反应后没有其它产物生成不知道是什么意思。你可以看一看O1s的XPS峰的情况。同催化剂小木虫荣誉出品6失活的关系，我想主要还是要看催化剂的活性物种，Ce电子状态变化可能改变了催化剂的表面性质，影响催化剂表面的活性中心。失活的因素很多，要看哪一个是主要的。这是我的看法，也不一定合适。westwolf：1）要确认是结合能增加，如对污染物C1s定标。（主要是确定有没有荷电问题！）2）如果确实有结合能增加的问题，主要有下面因素有关a)化学态的变化，此时表明Ce原子失去更多的电荷。b)局域点态的变化，可能与催化剂的表面形貌（几何结构等），表面污染物等因素有关。如果催化剂是纳米粒子i，可能与粒子的晶体结构(如趋向，相结构等)和大小的变化等有关。所以一定要确认是结合能确实变化了，再来分析其具体的原因。有时需要配合其它分析方法一起确认和分析。daiqiguang：谢谢两位的回答，受益匪浅！我的XPS是在中科大作的，那里的老师告诉我肯定Ce的价态没有变，都是+4，我查文献也发现确实没有变化。新鲜催化剂和反应后（也就是失活催化剂）的XPS没有任何区别，除了失活催化剂的结合能增加外，包括O1s的。由此我觉得，结合能的增加不是由于价态的变化而引起的。而westwolf提出的第二种因素表面污染可能是我的催化剂结合能增加的原因，因为我其他的实验以及表征都表明催化剂表面吸附有大量的其它副产物，但是没有积碳。再次请教westwolf，您有没有第二种因素造成结合能增加相关的具体资料，能不能提供一些，谢谢！！hanyu_cn提出的“同催化剂失活的关系，我想主要还是要看催化剂的活性物种，Ce电子状态变化可能改变了催化剂的表面性质，影响催化剂表面的活性中心”对我有很大的启发，我发现我的催化剂失活得真正原因在于催化剂表面性质发生了变化，由于吸附有大量反应过程中产生的副产物，堵塞了活性位，一直苦于没有直接的表征手段对其做出解释，看样子我可以从XPS入手，找一些突破，谢谢，十分感谢hanyu_cn。westwolf：两个问题没有清楚:1)Ce结合能增加时,你有没有发现O1s结合能也增大,2)吸附物是什么?如果其电负性比氧的大,Ce结合能增加时很正常的,吸附诱导的电荷密度转移.另外你的化学位移值有多大,结合能用什么定标的?(因为你说没有吸附碳).吸附和其它小木虫荣誉出品7物理结构变化引起的结合能的变化较小,一般在0.4eV内.此外,如果有大量吸附产物,将直接影响CeO2的表面功函数,也能引起结合能的增加.在彻底搞清楚你的问题前,先得知道上述问题..daiqiguang：1）O1s结合能也增大；2）吸附物是Cl-或Cl2。化学位移为0.45-0.5eV，用C1s定标，我所说的没有碳主要是说催化剂失活与常见的积碳无关听了westwolf的分析，结果越来越明朗了，再次感谢westwolf的解答hanyu_cn：westwolf的分析真的很好，对我也有很大启发，非常感谢westwolf,以及daiqiguang提出的问题。催化剂失活比较复杂，要想彻底弄清楚要做很多工作，单靠XPS恐怕不易，很多时候大家都是笼统地推测“反应过程中的副产物，堵塞了活性位”，实际表征起来比较困难。daiqiguang：hanyu_cn说的很对，催化剂失活太复杂了，而且找到合适有效的表征手段真的很不容易，这也是一直困扰我的问题。我当初做XPS根本没有向催化剂失活方向考虑，只是狭隘地去表征氧化物的价态，但是做了之后觉得好像不是太容易解析，所以上来请教各位，这一请教的确增长了不少知识，受益匪浅！！问题四：XPS实验结果如何分析conquerus：我做了xps的实验，但不会的分析，实验员给出的数据格式都是*.dat,其中一个是全谱,还有一个是碳的,其他的均为各掺杂元素的,请问这些文件我用什么可以打开,然后怎样进行处理分析,需要看哪本书能快速提高这方面的知识?(我做xps主要是想分析所做试样的结合键)回答如下：neilxing：XPSpeak软件,或者origin建议看《电子能谱学（XPS-XAES-UPS）引论〉小木虫荣誉出品8conquerus：请问那个碳的文件有什么用，我实验中没有这种元素啊。neilxing：样品可能被含碳物质污染，一般都有碳峰。有时候以碳峰作为参考。Conquerus：请问我怎样可以知道每个峰处所对应的物质、元素？Avad：碳是用来定标的,就是以C的284.6或284.4为标准,与实验所得的碳进行比较,得到差值.其他元素的峰值。要加上或减去此差值.*.dat文件是用写字板打开,倒入origina软件.建议每次做实验之前,要先弄清楚实验的目的和可能的结果.Nuaazw：可能要查XPS手册，其上有每一种元素所可能产生的峰（峰位置）一般作XPS的，都会有这本书C.D.Wagner,W.M.Riggs,L.E.Davis,etal.,HandbookofX-rayphotoelectronspectroscopy[M],(G.E.Muilenberg,editor)PerkinElmerCorporation(PhysicalElectronics),1979。或新版本。问题五：如何将仅含两列数据的*.txt文件转化为XpsPeak4.1可载入的*.des文件tianhesen：我下载了XpsPeak4.1软件，但是我的XPS数据是*.txt格式，几乎只有数据。但是XpsPeak4.1软件载入不了（可载入*.des格式文件），所以就无法进行分峰处理。我用UltraEdit软件将*.txt