1.1.4、XPS可分析材料 固体（块材，薄膜，粉末，纤维） 金属合金、无机化合物、半导体、聚合物、陶 瓷、玻璃、纸张和木材、地质材料、干燥生物 材料、医学植入体、离子改性材料、纳米材料 等等 ●热点应用 ●纳米机电系统(NEMS)、微机电系统(MEMS), 生物活性材料、传感器、复合材料、电活性材 料、电子材料、光电材料、多功能材料 左肥微耳度的質锌学图家簧绘堂（筹） HEFEE NATIONA SCEENC里与AT
1.1.4、XPS可分析材料 l 固体 (块材, 薄膜, 粉末, 纤维) l 金属合金、无机化合物、半导体、聚合物、陶 瓷、玻璃、纸张和木材、地质材料、干燥生物 材料、医学植入体、离子改性材料、纳米材料 等等 l 热点应用 l 纳米机电系统(NEMS) 、微机电系统(MEMS), 生物活性材料、传感器、复合材料、电活性材 料、电子材料、光电材料、多功能材料
1.2、电子能级及其表示 我们知道物质是由原子、分子组成的，而原 子又是由原子核和围绕原子核作轨道运动的 M-shell 电子组成的。电子的其轨道中运动的能量是 I Electron 不连续的、量子化的。电子在原子中的状态 常用量子数来进行描述。 主量子数n=1,2,3,4,.亦可用字母符号 K,L,M,N等表示，以标记原子的主壳层， Nucleus 它是能量的主要因素。角量子数1=0,1,2， 11Protons 12 Neutrons 3,(n-1),通常用s,p,4,f等符号表示，它 The Bohr Picture of the Sodium (Na 11)Atom 决定能量的次要因素。总角量子数， 广士刚，s为电子自旋量子数，5=12。一个 电子所处原子中的能级可以用n,1,广三个量 子数来标记(nl)。如2p3/2,3d5/2 电子能谱测量的是材料表面出射的电子能 量，所以必需要有一些规范来描述所涉及到 的每一个轨道跃迁电子。XPS中所用的符号 ThermoVG Scientific 表示与AES中的不同，XPS用所谓的光谱学 符号标记，而AES中俄歇电子则用X射线符 号标记。 :肥徵B度的質锌学图家簧给岁（筹） HEPEI NATIONAL LABORATOR￥FOPIHY51 CAL SCIENC里S AT MICROSCALI
1.2、电子能级及其表示 l 我们知道物质是由原子、分子组成的，而原 子又是由原子核和围绕原子核作轨道运动的 电子组成的。电子的其轨道中运动的能量是 不连续的、量子化的。 电子在原子中的状态 常用量子数来进行描述。 l 主量子数 n =1, 2, 3, 4, . 亦可用字母符号 K, L, M, N 等表示，以标记原子的主壳层， 它是能量的主要因素。角量子数 l =0, 1, 2, 3, ., (n-1)，通常用 s, p, d, f 等符号表示，它 决定能量的次要因素。总角量子数 j， j=|l±s|，s为电子自旋量子数，s =1/2。一个 电子所处原子中的能级可以用 n, l, j 三个量 子数来标记(nlj)。如2p3/2, 3d5/2 l 电子能谱测量的是材料表面出射的电子能 量，所以必需要有一些规范来描述所涉及到 的每一个轨道跃迁电子。XPS中所用的符号 表示与AES中的不同，XPS用所谓的光谱学 符号标记，而AES中俄歇电子则用X射线符 号标记
表2-1：量子数、光谱学符号和X射线符号间的关系 量子数 电子能级 n X射线符号 光谱学符号 472 OOOOO N7 0-00000- 1 0 1/2 K 1s2 45/2 N6 4d52 00000O 2 0 1/2 L 251p 4d3/2 4p3/2 0000 N3 1 1/2 2 2pin 4pl/2 0○ N2 3/2 L 2Psn 451/2 00 3 0 1/2 M 312 3d5/2 OOOOOO 3d3/2 OOOO M4 1 1/2 M 3Pu 3p3/2 ○0○○ M3 3/2 M 3Pn 3p12 M2 3s12 OO M 2 3/2 M 3dn 2p3/2 OOOO L3 5/2 M 3dn 2p1/2 -00 L2 0 1/2 Asin 2s1/2 OO N 1 1/2 N Apun 1s1/2 OO K 32 N 4p32 电子能级符号 X射线能级符号 2 3/2 N Adn 各状态电子数和相应的能级符号 5/2 N 4din 3 5/2 N 4sn 712 N n 0 1/2 0 名肥批男度的質学图家簧绘岁（筹） HEFEI NATIONAL LABORATORY FOR PHYSICAL SCEENCES AT
表2-1：量子数、光谱学符号和X射线符号间的关系 量子数 电子能级 n l j X射线符号 光谱学符号 1 0 1/2 K 1s 1/2 2 0 1/2 L1 2s 1/2 1 1/2 L2 2p 1/2 3/2 L3 2p 3/2 3 0 1/2 M1 3s 1/2 1 1/2 M2 3p 1/2 3/2 M3 3p 3/2 2 3/2 M4 3d 3/2 5/2 M5 3d 5/2 4 0 1/2 N1 4s 1/2 1 1/2 N2 4p 1/2 3/2 N3 4p 3/2 2 3/2 N4 4d 3/2 5/2 N5 4d 5/2 3 5/2 N6 4f 5/2 7/2 N7 4f 7/2 5 0 1/2 O1 5s1/2 4f7/2 4f5/2 4d5/2 4d3/2 4p3/2 4p1/2 4s1/2 3d5/2 3d3/2 3p3/2 3p1/2 3s1/2 2p3/2 2p1/2 2s1/2 1s1/2 K L M N L L M M M M N N N N N N 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 5 5 6 7 电子能级符号 X射线能级符号 各状态电子数和相应的能级符号
1.3、光电效应 1.3.1光申离过程一光电效应 1887年赫艺(Hertz)首先发现了光电效应，1905 年爱因斯坦应用普朗克的能量量子化概念正确解 。 释了此一现象，给出了这一过程的能量关系方程 888888888288829 描述。由此贡献爱因斯坦获得了1921年的诺贝尔 物理奖。 ·直接电离是个一步过程。 X光与物质的相互作用 A+hv→A+*+e(分立能量) ·光电离有别于光吸收或发射的共振跃迁。超过电 离的阙值能量的光子能够引起电离过程，过量的 能量将传给电子，以动能的形式出现。 ·虽然光电离过程也是一个电子跃迁过程，但它有 别于一般电子的吸收和发射过程，它不需遵守一 定的选择定则，任何轨道上的电子都可以被电离。 左肥徵男度的質锌学图家簧绘出（筹） LABORATORY FOR PHYSICAL SCIENCES AT MICROSCALE
1.3、光电效应 1.3.1 光电离过程¾光电效应: •1887年赫芝(Hertz)首先发现了光电效应，1905 年爱因斯坦应用普朗克的能量量子化概念正确解 释了此一现象，给出了这一过程的能量关系方程 描述。由此贡献爱因斯坦获得了1921年的诺贝尔 物理奖。 •直接电离是个一步过程。 A + hn ¾® A+* + e - (分立能量) •光电离有别于光吸收或发射的共振跃迁。超过电 离的阈值能量的光子能够引起电离过程，过量的 能量将传给电子，以动能的形式出现。 •虽然光电离过程也是一个电子跃迁过程，但它有 别于一般电子的吸收和发射过程，它不需遵守一 定的选择定则，任何轨道上的电子都可以被电离。 X光与物质的相互作用
1.3.2光电效应 原子中的电子被束缚在不同的量子化能级上。 ● 原子吸收一个能量为hv的光子后可引起有n个电子的系统的激发，从初 态-能量)跃迁到终态离子-能量(n-1,再发射出一动能为E的 自由光电子，k标志电子发射的能级。 只要光子能量足够大(hv>E),就可发生光电离过程 M+hy→Mf*+e 由能量守衡： Ei(n)+hv=Ef(n-1,k)Ex PHOTOIONIZATION OF A SINGLE MOLECULE Eg hv-Er(n-1,k)-Elo(n) Afer collision 或 Ek=hv-Ea 此即爱因斯坦光电发射定律。 其中结合能定义为：EB=E(n-l,k)-E(n) 左肥微耳度的質锌学图家簧绘堂（筹） EFEI NATIONAL LADORATORY FOR PHYSICAL SCEENCES AT MICROSCAL
1.3.2 光电效应 l 原子中的电子被束缚在不同的量子化能级上。 l 原子吸收一个能量为hn的光子后可引起有n个电子的系统的激发，从初 态-能量E i(n)跃迁到终态离子-能量E f(n-1,k)，再发射出一动能为EK的 自由光电子，k 标志电子发射的能级。 l 只要光子能量足够大(hn > EB )，就可发生光电离过程 M + hn ¾® M +* + e - l 由能量守衡: E i(n) + hn= E f(n-1,k) + EK ( 1, ) ( ) f i EK tot tot = hn - é ù E n - - k E n ë û ( 1, ) ( ) f i EB Etot tot = n - - k E n 或 EK = hn - EB 此即爱因斯坦光电发射定律。 其中结合能定义为：