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随着对高性能材料的需求日益增长,表面工艺的重要性也随之增加。材料表面是外部环境和材料发生相互作用的位置,将会对多方面产生影响,如腐蚀率、催化活性、粘性、润湿性、接触电位和失效机制等。

可通过表面改性来改变或改善这些特性;可通过表面分析来了解表面化学信息、研究表面工艺的效果。从不粘炊具涂层到薄膜电子和生物活性表面,X 射线光电子能谱是进行表面表征的标准工具之一。

X 射线光电子能谱 (XPS) 也称为用于化学分析的电子能谱 (ESCA),是一种用于分析材料表面化学的技术。XPS 可以测试得到材料表面元素组成及化学态信息。

X射线光电子能谱(XPS)表面分析的动画

通过使用一束 X 射线照射固体表面并测量从材料表面 1-10 nm 发射的电子的动能来获得 XPS 谱图。通过对一定动能范围中出射的电子进行计数,记录光电子谱图。通过光电子峰的能量和强度实现对样品表面所有元素(氢除外)鉴定和相对定量。

表面表征

表面表示一种相与另一种相之间的不连续性;因此表面的物理和化学性质与材料体相不同。由于表面原子并不能在所有方向上被原子围绕,这些差异在很大程度上影响材料的最表面原子层。表面原子比体相原子更活泼,有可能成键。

可以用X射线光电子能谱(XPS)表面分析法分析的表面层示意图
表面层定义为大约 3 个原子层厚度(~1 nm),根据不同材料,表面层厚度不同。厚度不超过约 10 nm 的表面层为超薄层薄膜,不超过约 1 μm 的为薄膜。其余被称为材料体相。但是,这一术语并非明确定义,且各种层类型之间的差异取决于材料及其应用。

一台仪器,XPS多技术联用

当您查看样品时,您想知道哪项分析技术能为您提供所需的所有相关信息吗?您得到的答案是否通常为,没有一种技术能为您提供所需的所有相关信息?为了全面了解材料,您需要使用多种技术对其进行分析。当您使用一台仪器,多技术联用时,您可以结合 XPS、ISS、REELS、UPS 和拉曼等多种技术来更好地研究样品特性。了解如何实现快速实现全面的表面分析。

了解更多表面分析技术



X射线光电子能谱分析表面特性

表面分析可被用于了解以下任一领域:

  • 腐蚀
  • 焊接
  • 疲劳
  • 晶界偏析
  • 玻璃
  • 涂层
  • 电机/航空电子设备
  • 润滑
  • 腐蚀
  • 氧化
  • 疲劳/失效
  • 纤维复合材料
  • 粘合剂
  • 半导体/微电子器件
  • 微电路
  • 超薄膜
  • 钎焊
  • 清洁
  • 薄膜稳定性
  • 阻挡层
  • 润滑
  • 化工行业
  • 塑料/涂层
  • 催化剂
  • 纤维
  • 金属/钢铁工业
用XPS表面分析在原子层发现的信息图
基于材料深度或厚度的共同特性和工艺。


客户评价 – 使用 XPS 分析解决材料问题


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探索一系列针对薄膜涂层分析的应用,包括法医学研究、石墨烯、多层玻璃、涂层织物和光伏系统。

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XPS 可以提供样品表面最表面纳米级的化学态信息,从而分析钝化涂层、了解催化剂化学性质以及开发生物兼容涂层。

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本网络讲座涵盖了 X 射线光电子能谱的基础知识,特别强调了如何将其用于聚合物表面分析领域。X 射线光电子能谱是用于材料表面化学分析的一项重要技术。

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