XPS谱图都包括些啥？卫星峰啥玩意？

　　XPS是大家期盼已久的内容，我们希望尽量能够让大家满意。首先给大家分享下我们的更新计划：今天是第一期，主要解决的是XPS的一些最基本的原理以及常规知识；从下一期开始我们主要采用实例的方法进行分享，介绍XPS具体怎么用，如何分峰拟合，XPS还包括哪些高级检测手段等等。XPS看似简单，其实包含的内容很多，如果草率地一股脑全部塞给大家，我觉得是对大家的不负责任。请大家耐心等待，我们会尽我们最大的努力，以尽可能简单的方式最有效地将知识传递给大家！

　　1. XPS是什么？它是定性分析手段还是定量分析手段？

　　XPS, 全称为X-ray Photoelectron Spectroscopy（X射线光电子能谱）, 早期也被称为ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis),是一种使用电子谱仪测量X-射线光子辐照时样品表面所发射出的光电子和俄歇电子能量分布的方法。

　　XPS可用于定性分析以及半定量分析, 一般从XPS图谱的峰位和峰形获得样品表面元素成分、化学态和分子结构等信息，从峰强可获得样品表面元素含量或浓度。

　　2. XPS表征的是样品的表面还是体相？为什么？

　　XPS是一种典型的表面分析手段。其根本原因在于：尽管X射线可穿透样品很深, 但只有样品近表面一薄层发射出的光电子可逃逸出来。

　　样品的探测深度（d）由电子的逃逸深度（λ, 受X射线波长和样品状态等因素影响）决定，通常，取样深度d = 3λ。对于金属而言λ为0.5-3 nm；无机非金属材料为2-4 nm； 有机物和高分子为4-10 nm。

　　3. XPS可用于定性分析什么信息？其基本原理是什么？

　　XPS可以定性分析：1) 样品表面元素组成；2) 样品表面元素的化学态和分子结构。

　　A. XPS谱图中有哪些重要的谱线结构？具体是什么？

　　XPS谱图一般包括光电子谱线，卫星峰（伴峰），俄歇电子谱线，自旋-轨道分裂(SOS)等

　　1. 光电子谱线：每一种元素都有自己特征的光电子线，它是元素定性分析的主要依据。谱图中强度最大、峰宽最小、对称性最好的谱峰，称为XPS的主谱线。

　　实例说明一：上图中，对于In元素而言，In 3d强度最大、峰宽最小，对称性最好，是In元素的主谱线。而除了主谱线In 3d之外，其实还有In 4d, In 3p等其它谱线，这是因为In元素有多种内层电子,因而可以产生多种In XPS信号。

　　2. 卫星峰（伴峰）：常规Ｘ射线源(Al/Mg Kα1,2)并非是单色的，而是还存在一些能量略高的小伴线（Kα3,4,5和Kβ等），所以导致XPS中，除Kα1,2所激发的主谱外，还有一些小的伴峰。

　　实例说明二：上图为Mg阳极X射线激发的C1s主峰（α1,2）及伴峰（α3,4,5和β）。从图中可以看出，主峰的强度比伴峰要强很多。

　　3. 俄歇电子谱线：电子电离后，芯能级出现空位，弛豫过程中若使另一电子激发成为自由电子，该电子即为俄歇电子。俄歇电子谱线总是伴随着XPS，但具有比XPS更宽更复杂的结构，多以谱线群的方式出现。特征：其动能与入射光ｈν无关。

　　实例说明三：上图中O KLL, C KLL即为O和C的俄歇电子谱线，从图中可以看到O KLL其实有三组峰，最左边的为起始空穴的电子层，中间的是填补起始空穴的电子所属的电子层，右边的是发射俄歇电子的电子层。

　　备注：关于俄歇电子能谱的相关内容，等有机会咱们再详细讨论。

　　4. 自旋-轨道分裂(SOS)：由于电子的轨道运动和自旋运动发生耦合后使轨道能级发生分裂。对于l＞0的内壳层来说，用内量子数j（j=｜l±ms｜）表示自旋轨道分裂。即若l=0 则j=1/2；若l=1则j=1/2或3/2。除s亚壳层不发生分裂外，其余亚壳层都将分裂成两个峰。

　　实例说明四：上图所示为PbO的XPS谱图，图中Pb 4f裂分成4f5/2和4f7/2两个峰。

　　重要意义：对于某一特定价态的元素而言，其p, d, f 等双峰谱线的双峰间距及峰高比一般为一定值。p峰的强度比为1:2；d线为2:3；f线为3:4。对于p峰，特别是4p线，其强度比可能小于1:2。

　　双峰间距也是判断元素化学状态的一个重要指标。

　　5. 鬼峰：有时，由于X射源的阳极可能不纯或被污染，则产生的X射线不纯。因非阳极材料X射线所激发出的光电子谱线被称为“鬼峰”。