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X射線光電子能譜儀(XPS)是一種*的表面分析技術，它利用X射線激發(fā)樣品表面元素的內層能級電子信號，再用電子能譜儀檢測光電子的動能及強度，進而確定元素的種類及價態(tài)等信息，主要用于研究材料極表面的元素及元素不同價態(tài)組成。
XPS的主要由進樣室、超高真空系統(tǒng)、X射線激發(fā)源、離子源、電子能量分析器、檢測器系統(tǒng)、荷電中和系統(tǒng)及計算機數(shù)據采集和處理系統(tǒng)等組成。
1、超高真空系統(tǒng)
超高真空系統(tǒng)是進行現(xiàn)代表面分析及研究的主要部分。XPS譜儀的激發(fā)源，樣品分析室及探測器等都安裝在超高真空系統(tǒng)中。通常超高真空系統(tǒng)的真空室由不銹鋼材料制成，真空度優(yōu)于1×10-9 托。
2、快速進樣室
為了保證在不破壞分析室超高真空的情況下能快速進，X射線光電子能譜儀多配備有快速進樣室。快速進樣室的體積很小，以便能在40～50分鐘內能達到10-7托的高真空。
3、X射線激發(fā)源
XPS中較為簡單的X射線源，就是用高能電子轟擊陽極靶時發(fā)出的特征X射線。通常采用Al Kα(光子能量為1486.6eV )和Mg Kα(光子能量為1253.8eV)陽極靶，它們具有強度高，自然寬度小(分別為830meV和680meV)的特點
4、離子源
離子源是用于產生一定能量、一定能量分散、一定束斑和一定強度的離子束。在XPS中，配備的離子源一般用于樣品表面清潔和深度剖析實驗。在XPS譜儀中，常采用Ar離子源。
5、荷電中和系統(tǒng)
該裝置可以在測試時產生低能電子束，來中和試樣表面的電荷，減少荷電效應。
6、能量分析器
能量分析器的功能是測量從樣品中發(fā)射出來的電子能量分布，是X射線光電子能譜儀的核心部件。
7、檢測器系統(tǒng)
光電子能譜儀中被檢測的電子流非常弱，所以現(xiàn)在多采用電子倍增器加計數(shù)技術。電子倍增器主要有兩種類型：單通道電子倍增器和多通道電子檢測器。
8、成像XPS
表面分析時的成像XPS可以提供表面相鄰區(qū)中空間分布的元素和化學信息。XPS成像把小面積能譜的接收與非均質樣品的光電子成像結合起來，可以在接近15µm的空間分辨率下通過連續(xù)掃描的方法采集。
9、數(shù)據系統(tǒng)
數(shù)據系統(tǒng)由在線實時計算機和相應軟件組成。在線計算機可對譜儀進行直接控制并對實驗數(shù)據進行實時采集和處理。實驗數(shù)據可由數(shù)據分析系統(tǒng)進行一定的數(shù)學和統(tǒng)計處理，并結合能譜數(shù)據庫，獲取對檢測樣品的定性和定量分析知識。
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