表面分析

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 電子能譜學(xué) 1
1.1.1 電子能譜學(xué)的范疇 1
1.1.2 電子能譜學(xué)的基本原理 1
1.1.3 電子能譜學(xué)的應(yīng)用范圍 1
1.1.4 電子能譜學(xué)的物理基礎(chǔ) 2
1.1.5 電子能譜學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系 2
1.1.6 電子能譜學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ) 3
1.2 電子能譜學(xué)的研究內(nèi)容 3
1.3 電子能譜學(xué)與表面分析的關(guān)系 4
1.4 電子能譜學(xué)的應(yīng)用 5
1.5 電子能譜學(xué)的發(fā)展趨勢 6
1.6 本書的主要內(nèi)容和參考書 6
第2章 X射線光電子能譜 7
2.1 X射線光電子能譜的發(fā)展歷史與特點 7
2.1.1 X射線光電子能譜的發(fā)展歷史 7
2.1.2 X射線光電子能譜的特點 8
2.2 工作原理 8
2.2.1 X射線光電子能譜的基本原理 8
2.2.2 電子結(jié)合能原理 18
2.2.3 化學(xué)位移理論 26
2.2.4 終態(tài)效應(yīng)及伴峰結(jié)構(gòu) 35
第3章 X射線光電子能譜的結(jié)構(gòu)和發(fā)展 54
3.1 X射線光電子能譜的發(fā)展歷史 54
3.2 主要構(gòu)成 54
3.2.1 真空系統(tǒng) 55
3.2.2 X射線源 56
3.2.3 X射線的單色化 60
3.2.4 能量分析器 61
3.2.5 檢測器 63
3.2.6 離子束濺射 65
3.3 XPS的*新發(fā)展 68
3.3.1 小面積XPS 69
3.3.2 成像XPS 70
3.4 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 74
參考文獻(xiàn) 116
第4章 X射線光電子能譜的分析方法 119
4.1 樣品的制備 119
4.1.1 樣品的大小 119
4.1.2 粉體樣品 119
4.1.3 含揮發(fā)性物質(zhì)的樣品 119
4.1.4 污染的樣品 119
4.1.5 帶磁性的樣品 120
4.2 離子濺射技術(shù) 120
4.2.1 概述 120
4.2.2 離子濺射的影響因素 120
4.3 樣品的荷電及消除 121
4.3.1 荷電的產(chǎn)生 121
4.3.2 荷電的消除 121
4.3.3 荷電的校準(zhǔn) 122
4.4 XPS的定性分析 122
4.4.1 XPS定性分析依據(jù) 122
4.4.2 XPS定性分析方法 122
4.4.3 XPS定性分析的實例 123
4.5 XPS的定量分析 124
4.5.1 影響譜峰強(qiáng)度的因素 124
4.5.2 非彈性散射平均自由程 127
4.5.3 XPS的定量計算 128
4.5.4 理想模型法 129
4.5.5 元素靈敏度因子法 130
4.5.6 理論計算值與實測值的相關(guān)性 131
4.6 化學(xué)價態(tài)分析 131
4.7 俄歇參數(shù)法 132
4.8 深度剖析方法 133
4.8.1 變角XPS分析方法 133
4.8.2 Tougaard深度剖析法 136
4.8.3 離子束濺射深度分析 137
4.9 XPS指紋峰分析 138
4.9.1 XPS的攜上峰分析 139
4.9.2 XAES分析 139
4.9.3 XPS價帶譜分析 140
4.9.4 圖像XPS分析 142
4.10 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 144
參考文獻(xiàn) 183
第5章 X射線光電子能譜的應(yīng)用 186
5.1 概述 186
5.2 無機(jī)物的鑒定 188
5.2.1 XPS研究金屬元素的自旋狀態(tài) 188
5.2.2 多重分裂研究未成對電子 189
5.2.3 氧化態(tài)的研究 189
5.2.4 配體的種類 190
5.2.5 無機(jī)物結(jié)構(gòu)的測定 190
5.3 有機(jī)物與聚合物的研究 191
5.3.1 聚合物成分的分析 192
5.3.2 聚合物基團(tuán)的確定 193
5.3.3 表面處理對聚合物表面的影響 193
5.4 催化劑的研究 196
5.5 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 198
參考文獻(xiàn) 232
第6章 俄歇電子能譜 235
6.1 概述 235
6.2 基本原理 236
6.2.1 俄歇躍遷及俄歇電子發(fā)射 236
6.2.2 俄歇電子的能量分布 237
6.2.3 俄歇躍遷過程的種類與表示 238
6.2.4 俄歇躍遷概率 240
6.2.5 俄歇電子動能 242
6.2.6 俄歇電子強(qiáng)度 243
6.2.7 俄歇電子能譜表達(dá) 247
6.2.8 俄歇化學(xué)位移 248
6.3 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 252
參考文獻(xiàn) 287
第7章 俄歇電子能譜儀 290
7.1 俄歇電子能譜儀的基本結(jié)構(gòu) 290
7.1.1 電子源 290
7.1.2 能量分析器 292
7.2 俄歇電子能譜儀的實驗技術(shù) 293
7.2.1 樣品制備技術(shù) 293
7.2.2 樣品大小 293
7.2.3 粉末樣品 293
7.2.4 含有揮發(fā)性物質(zhì)的樣品 294
7.2.5 表面有污染的樣品 294
7.2.6 帶有微弱磁性的樣品 295
7.2.7 離子束濺射技術(shù) 295
7.2.8 樣品的荷電問題 296
7.2.9 俄歇電子能譜采樣深度 296
7.2.10 電子束和X射線激發(fā)的俄歇電子能譜的比較 297
7.3 俄歇電子能譜圖的分析技術(shù) 297
7.3.1 定性分析 297
7.3.2 表面元素的半定量分析 300
7.3.3 表面元素的化學(xué)價態(tài)分析 302
7.3.4 俄歇深度分析 307
7.3.5 微區(qū)分析 309
第8章 俄歇電子能譜的應(yīng)用 315
8.1 固體表面清潔度的測定 315
8.2 表面吸附和化學(xué)反應(yīng)的研究 315
8.2.1 表面吸附的研究 316
8.2.2 表面吸附過程 317
8.3 薄膜的研究 318
8.3.1 薄膜厚度的測定 318
8.3.2 薄膜界面的擴(kuò)散反應(yīng)研究 318
8.3.3 薄膜制備的研究 321
8.3.4 薄膜催化劑的研究 323
8.4 離子注入研究 327
8.5 表面偏析研究 329
8.6 固體化學(xué)反應(yīng)研究 331
8.7 表面擴(kuò)散研究 333
8.8 摩擦化學(xué)研究 334
8.9 核材料研究 336
8.10 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 337
參考文獻(xiàn) 374
第9章 紫外光電子能譜 377
9.1 概述 377
9.2 基本原理 377
9.3 非鍵或弱鍵電子峰的化學(xué)位移 383
9.4 紫外光電子能譜的解釋 384
9.4.1 嚴(yán)格的方法 384
9.4.2 簡化的方法 385
9.4.3 譜帶的形狀和位置 385
9.4.4 電子接受或授予效應(yīng) 387
9.4.5 軌道的相互作用 389
9.5 紫外光電子能譜儀 391
9.6 實驗技術(shù) 394
9.6.1 樣品的制備和引入 394
9.6.2 譜的校正 395
9.7 紫外光電子能譜的應(yīng)用 396
9.7.1 測量電離電位 397
9.7.2 研究化學(xué)鍵 397
9.7.3 測定分子結(jié)構(gòu) 399
9.7.4 定性分析 399
9.7.5 定量分析 401
9.7.6 固體表面的吸附作用 402
9.7.7 固體表面電子結(jié)構(gòu) 403
9.7.8 儲氫材料的研究 404
9.8 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 405
參考文獻(xiàn) 437
第10章 低能離子散射譜 440
10.1 概述 440
10.2 LEIS和RBS的比較 441
10.3 LEIS的工作原理 441
10.4 散射產(chǎn)額 443
10.5 陰影效應(yīng) 444
10.6 荷電效應(yīng) 446
10.7 離子中和效應(yīng) 447
10.8 LEIS裝置 449
10.8.1 離子源 450
10.8.2 真空系統(tǒng)和散射室 451
10.8.3 能量分析器 452
10.9 LEIS儀器操作要點 452
10.9.1 入射離子及其能量的選擇 452
10.9.2 角度的選擇 453
10.9.3 質(zhì)量分辨率 454
10.9.4 定量分析 454
10.9.5 低能背景 454
10.9.6 多重散射和溝道效應(yīng) 455
10.10 進(jìn)展 455
10.11 應(yīng)用 456
10.11.1 表面定性分析 456
10.11.2 表面成分分析 457
10.11.3 表面結(jié)構(gòu)分析 458
10.11.4 二次散射和多次散射、表面缺陷分析 458
10.11.5 研究熱電子陰極激活過程 459
10.11.6 LEIS研究Ni3Ti合金 460
10.11.7 Cu-Zn催化劑的研究 461
10.11.8 LEIS測定負(fù)載型催化劑中活性組分與載體之間的相互作用 462
10.12 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 463
參考文獻(xiàn) 502
第11章 電子能量損失譜 505
11.1 概述 505
11.2 電子能量損失譜的定義及特點 505
11.2.1 電子能量損失譜的定義 505
11.2.2 電子能量損失譜的特點 506
11.3 電子能量損失譜的原理 506
11.3.1 入射電子與試樣相互作用過程 506
11.3.2 電子能量損失過程 507
11.4 電子能量損失譜的工作原理 509
11.5 非彈性散射理論簡介 509
11.5.1 電子能量損失譜的基本公式 510
11.5.2 **的介電理論 510
11.5.3 量子力學(xué)的介電理論 512
11.6 低能電子能量損失譜的實驗裝置 512
11.7 高分辨電子能量損失譜和表面振動研究 513
11.7.1 晶體清潔表面的聲子能量損失譜 513
11.7.2 吸附表面的聲子能量損失譜 515
11.8 電子能量損失譜的應(yīng)用 518
11.8.1 吸附位的研究 519
11.8.2 分析雙原子分子在金屬表面的分解反應(yīng) 520
11.8.3 甲醇分解研究 521
11.8.4 氧化過程的研究 522
11.9 應(yīng)用舉例和數(shù)據(jù)分析 523
參考文獻(xiàn) 557