XPS 譜圖中有哪些重要的譜線結構?具體是什么?
XPS 譜圖一般包括光電子譜線,衛星峰(伴峰),俄歇電子譜線,自旋- 軌道分裂(SOS)等
1)光電子譜線:
每一種元素都有自己特征的光電子線,它是元素定性分析的主要依據。譜圖中強度最大、峰寬最小、對稱性最好的譜峰,稱為XPS 的主譜線。
實例說明一:上圖中,對于In 元素而言,In 3d 強度最大、峰寬最小,對稱性最好,是In 元素的主譜線。而除了主譜線In 3d 之外,其實還有In 4d,In 3p 等其它譜線,這是因為In 元素有多種內層電子, 因而可以產生多種In XPS 信號。
2)衛星峰(伴峰):
常規X射線源(Al/Mg Kα1,2)并非是單色的,而是還存在一些能量略高的小伴線(Kα3,4,5和Kβ等),所以導致XPS 中,除Kα1,2 所激發的主譜外,還有一些小的伴峰。
實例說明二:上圖為Mg 陽極X 射線激發的C1s 主峰(α1,2)及伴峰(α3,4,5和β)。從圖中可以看出,主峰的強度比伴峰要強很多。
3)俄歇電子譜線:
電子電離后,芯能級出現空位,弛豫過程中若使另一電子激發成為自由電子,該電子即為俄歇電子。俄歇電子譜線總是伴隨著XPS,但具有比XPS 更寬更復雜的結構,多以譜線群的方式出現。特征:其動能與入射光hν無關。
實例說明三:上圖中O KLL, C KLL 即為O 和C 的俄歇電子譜線,從圖中可以看到O KLL 其實有三組峰,最左邊的為起始空穴的電子層,中間的是填補起始空穴的電子所屬的電子層,右邊的是發射俄歇電子的電子層。
4)自旋- 軌道分裂(SOS):
由于電子的軌道運動和自旋運動發生耦合后使軌道能級發生分裂。對于l>0 的內殼層來說,用內量子數j(j=|l±ms|)表示自旋軌道分裂。即若l=0 則j=1/2;若l=1 則j=1/2 或3/2。除s 亞殼層不發生分裂外,其余亞殼層都將分裂成兩個峰。
實例說明四:上圖所示為PbO 的XPS 譜圖,圖中Pb 4f 裂分成4f5/2 和4f7/2 兩個峰。
重要意義:對于某一特定價態的元素而言,其p,d,f 等雙峰譜線的雙峰間距及峰高比一般為一定值。p 峰的強度比為1:2;d 線為2:3;f 線為3:4。對于p 峰,特別是4p 線,其強度比可能小于1:2。
雙峰間距也是判斷元素化學狀態的一個重要指標。
5)鬼峰:
有時,由于X 射源的陽極可能不純或被污染,則產生的X 射線不純。因非陽極材料X 射線所激發出的光電子譜線被稱為“鬼峰”。