电子能谱学 XPS/XAES/UPS 引论PDF电子书下载

第一章 引论 1

1.1 电子能谱学的概貌与表面科学和表面分析技术 1

1.1.1 电子能谱学的范畴 1

1.1.2 表面科学的本质及表面分析技术的发展 5

1.2 电离与激发 14

1.2.1 电离过程 14

1.2.2 激发过程 19

1.3 表面灵敏度：电子的非弹性散射平均自由程(λ) 19

1.4.1 概况 26

1.4 离子溅射过程 26

1.4.2 溅射过程与溅射产额 27

1.4.3 深度分辨率及其影响因素 32

第二章 光电子能谱(XPS/UPS)基础 38

2.1 光电子能谱主峰的结合能 38

2.1.1 气体分子电离能与弛豫过程 38

2.1.2 固体物质的结合能 42

2.2 化学位移及其计算模型 49

2.2.1 引言 49

2.2.2 化学位移的计算模型 52

2.2.3 净电荷的计算 56

2.3 表面化学位移(SCS) 58

2.4 金属原子簇的结合能 60

2.4.1 原子簇芯层位移(CCS) 61

2.4.2 原子簇的UPS研究 66

2.4.3 CCS与分散度D 69

2.5 光电离过程的终态效应与XPS中的伴峰 69

2.5.1 Koopmans定理与“突然”近似 69

2.5.2 光电子能谱(XPS)中的伴峰(终态效应) 73

2.6.1 光发射过程 80

2.6 价带结构 80

2.6.2 终态的有效性 84

2.6.3 半导体结的能带结构 85

2.7 聚合物的价带结构 87

2.7.1 价带结构的XPS研究 88

2.7.2 价带结构的UPS研究 98

第三章 仪器装置概况及其进展 111

3.1 仪器装置 111

3.1.1 引言 111

3.1.2 超高真空系统(UHV) 112

3.1.3 差动抽气 120

3.1.4 光源 125

3.1.5 能量分析器及检测器 133

3.2 XPS谱仪的新进展 142

3.2.1 小面积XPS谱仪 142

3.2.2 成像XPS 145

3.3 谱仪的能标校正 150

3.3.1 光电子能谱仪结合能读数离散性的评估——Youden图法 150

3.3.2 费密参考零点的标定 153

3.3.3 谱仪非线性校正 153

4.1.1 引言 159

4.1 俄歇(Auger)电子的产生及其特征 159

第四章 X射线引发俄歇能增(XAES)基础 159

4.1.2 芯层能级离子的产生 162

4.1.3 俄歇谱的一般特征及其分析 173

4.2 俄歇谱的化学位移及俄歇参数(AP) 180

4.2.1 化学位移分析 186

4.2.2 俄歇参数α、α?及化学状态图 190

4.2.3 ⊿Rea的测定及俄歇参数β、ξ、ξ＇ 195

4.2.4 XPS中初态及终态效应的分离 200

4.3 XAES的一些应用实例 206

4.3.1 C(KLL)/C(KVV)的“指纹”识别 206

4.3.2 共价性与离子性 212

4.3.3 含硅化合物的研究 217

4.3.4 钇、锆、铌金属表面内H的状态分析 226

4.3.5 吡啶合成中硅铝催化剂的研究 228

第五章 定量分析 235

5.1 影响谱峰强度的因素 235

5.1.1 仪器因素 235

5.1.2 光电离过程——光电离截面σnl 237

5.1.3 样品影响 240

5.2 光电子的非弹性散射自由程(λ) 243

5.2.1 Penn计算式 244

5.2.2 Seah和Dench经验公式 245

5.2.3 Ashley等关于聚合物λ的公式 245

5.3 定量分析 246

5.3.1 本底扣除 247

5.3.2 定量分析方法 249

5.4 非破坏性深度剖析 260

5.4.1 变角XPS 260

5.4.2 Tougaard深度剖析法 265

5.5 弹性散射对定量分析的影响 270

5.5.1 弹性散射与定量分析 270

5.5.2 XPS的数学麦达式 271

5.5.3 弹性散射对有覆盖层体系的影响 274

5.6 化学衍生法 278

5.6.1 引言 278

5.6.2 化学衍生法的基本概况 279

5.6.3 化学衍生法应用举例 286

第六章 生物医用材料与表面 295

6.1 引言 295

6.2.1 污染的本质 298

6.2 生物材料的表面污染 298

6.2.2 XPS的应用 300

6.3 生物材料表面的重构现象 303

6.3.1 辐射接枝水凝胶 304

6.3.2 嵌段聚氨酯类 309

6.3.3 蛋白质 311

6.4 生物材料的表面改性 314

6.4.1 聚合物表面的光化学接枝 314

6.4.2 聚合物表面的等离子体处理 317

6.5 生物体系表面研究中的实验问题 322

7.1 引言 327

第七章 聚合物的等离子体表面改性及其原位(in-situ)表征 327

7.2 聚烯烃类、聚酯聚合物的表面改性 331

7.2.1 电晕放电处理 332

7.2.2 火焰处理 345

7.3 等离子体的表面刻蚀作用 346

7.3.1 氩离子(Ar+)轰击作用(CASING) 346

7.3.2 原子氧(O(3P))与各种聚合物膜的反应 348

7.3.3 聚合物结构与等离子体刻蚀行为 365

7.4 聚合物等离子体改性中的能量传递机制 368

7.5.1 等离子体聚合物结构的复杂性 376

7.5 等离子体聚合 376

7.5.2 聚合物表面动力学(Surface Dynamics)研究 381

7.5.3 PET表面接枝PEO的等?子体固定化 386

7.6 原位(in-situ)表征 393

7.6.1 PI表面微波等离子体刻蚀 393

7.6.2 金属/聚合物界面化学作用 397

第八章 有机分子电荷转移(CT)现象的研究 410

8.1 CT现象的理论描述 410

8.2 分子间配合物CT的XPS研究 411

8.2.1 吡啶-氯化碘配合物 411

8.2.2 四聚苯醌-给体配合物 414

8.2.3 TTF-TCNQ及其有关配合物 418

8.2.4 聚苯乙炔-受体系统 422

8.3 分子内电荷转移(CT)的XPS研究 425

8.3.1 一般情况 425

8.3.2 对位硝基苯胺的分析(负shake-up) 431

8.3.3 多硝基胺基芳烃的分子内CT现象 436

8.4 双(4-二甲基胺基苯基)方环二酮类化合物的CT现象 446

第九章 实验方法、技术与应用 453

9.1 XPS谱仪的分辨率和灵敏度的测定 453

9.1.1 基本原理 453

9.1.2 实验步骤(以PHI 5300 ESCA系统为例) 457

9.2 XPS谱仪的信噪比(S/N)、信本比(S/B)和检测极限的测定 458

9.2.1 基本原理 458

9.2.2 实验步骤 462

9.3 费密能级的测定及谱仪能标的校正 463

9.3.1 基本原理 463

9.3.2 实验步骤 466

9.4 XPS谱仪的峰强度-能量响应函数的测定 468

9.4.1 基本原理 469

9.4.2 实验步骤 473

9.5.2 铜合金防腐机理的研究 475

9.5.1 基本原理 475

9.5 俄歇参数在Cu合金防腐机理的研究 475

9.5.3 实验步骤 480

9.6 变角XPS技术(AR-XPS)测定硅片表面氧化层的厚度 481

9.6.1 基本原理 481

9.6.2 实验步骤 482

9.7 粉末样品氧化层表观厚度的测定 484

9.7.1 基本原理 484

9.7.2 实验步骤 487

9.8 变角XPS与表面的层状结构分析 489

9.8.1 基本原理 490

9.8.2 实验步骤 494

附录 497

A1.表面分析样品处理的ASTM标准 497

A2.结合能的荷电校正 506

A3.MgKa、AlKa激发的各元素的光电子峰与俄歇谱峰位置 513

A4.XPSXAES数据库 519

A5.X射线激发的俄歇二维及一维化学状态图 560

A6.Scofield光电离截面数据 622

A7.高能靶(Sikα和AgLα)的经验相对灵敏度因子 634

A8.元素周期表 641