x光国家标准

ICS 37.020; 17.180 N 33 中华人民共和国国家 GB ××××—×××× X-射线光电子能谱分析方法通则 General rules for X-ray photoelectron spectroscopic analysis method （报批稿） (本稿完成日期:2002.05) ××××-××-××发布 ××××-××-××实施 国家质量技术监督局 发布 GB ××××—×××× I 目 次 前言 ................................................................................. IV 1 范围 ................................................................................ 1 2 规范性引用文件 ...................................................................... 1 3 术语和定义 .......................................................................... 1 3.1 X-射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）................................ 1 3.2 化学分析用电子能谱（Electron spectroscopy for chemical analysis, ESCA）.................... 1 3.3 与角度有关的XPS（Angle-resolved XPS, ARXPS; Angle-Dependent XPS, ADXPS）............. 1 3.4 飞离角（take-off angle）.............................................................. 1 3.5 非弹性电子散射本底扣除(inelastic electron scattering background subtraction) .................. 2 3.6 特征X射线 (characteristic X-rays) ...................................................... 2 3.7 结合能 (binding energy) .............................................................. 2 3.8 电子减速 （electron retardation） ...................................................... 2 3.9 每通道能量（步长）（energy per channel）............................................... 2 3.10 固定分析器能量方式（constant ΔE mode; constant analyzer energy mode; CAE mode; fixed analyzer transmission mode; FAT mode）............................................................ 2 3.11 通能 (pass energy) .................................................................. 2 3.12 计数 (counts) ...................................................................... 2 3.13 逸出功（work function） ............................................................ 2 3.14 自旋轨道分裂 (spin orbit splitting)..................................................... 2 3.15 峰面积 (peak area).................................................................. 2 3.16 峰-本底比 (peak-to-background ratio)................................................... 2 3.17 峰宽或线宽 (peak width or line width) .................................................. 2 3.18 光电效应 (photoelectric effect) ........................................................ 3 3.19 光电发射 (photoemission)............................................................ 3 3.20 定量分析 (quantitative analysis) ....................................................... 3 3.21 能量分辨率 (energy resolution)........................................................ 3 3.22 元素相对灵敏度因子 (relative elemental sensitivity factor) ................................. 3 3.23 X-射线线宽 (X-ray linewidth) ......................................................... 3 4 方法原理 ............................................................................ 3 5 仪器 ................................................................................ 3 5.1 仪器组成........................................................................... 3 5.2 仪器性能........................................................................... 5 6 样品 ................................................................................ 5 7 分析步骤 ............................................................................ 5 7.1 分析准备........................................................................... 5 7.2 分析须知........................................................................... 5 7.3 X射线光电子能谱（XPS）定性分析 .................................................... 6 7.4 X射线光电子能谱（XPS）定量分析 .................................................... 6 8 分析结果的表述 ...................................................................... 7 GB ××××—×××× II 附录A （资料性附录） 表面分析名词术语补充............................................. 8 A.1 样品分析面积 (sample analysis area).................................................... 8 A.2 谱仪分析面积 (spectrometer analysis area) ............................................... 8 A.3 样品分析体积 (sample analysis volume) ................................................. 8 A.4 谱仪分析体积 (spectrometer analysis volume) ............................................ 8 A.5 束径 (beam diameter) ................................................................ 8 A.6 魔角 (magic angle) .................................................................. 8 A.7 发射角 (angle of emission) ............................................................ 8 A.8 入射角 (angle of incidence) ........................................................... 8 A.9 分析器立体角 (solid angle of analyzer) .................................................. 8 A.10 非对称参数β (asymmetry parameter β) ................................................. 8 A.11 非弹性本底 (inelastic background) .................................................... 9 A.12 仪器本底 (instrumental background) ................................................... 9 A.13 Shirley本底 (Shirley background) ...................................................... 9 A.14 Sickafus本底 (Sickafus background).................................................... 9 A.15 Tougaard本底 (Tougaard background)................................................... 9 A.16 轫致辐射 (bremsstrahlung)........................................................... 9 A.17 特征电子能量损失 (characteristic electron energy losses) .................................. 9 A.18 样品荷电 (sample charging) ......................................................... 10 A.19 荷电变化 (charge modification) ...................................................... 10 A.20 荷电中和作用 (charge neutralization) ................................................. 10 A.21 荷电电位 (charging potential) ....................................................... 10 A.22 荷电基准 (charge referencing) ....................................................... 10 A.23 外来污染碳基准 (adventitious carbon referencing)....................................... 10 A.24 内标碳基准 (internal carbon referencing) .............................................. 10 A.25 金修饰 (gold decoration) ........................................................... 10 A.26 电子中和 (electron flooding) ........................................................ 10 A.27 俄歇参数 (Auger parameter) ........................................................ 10 A.28 修正的俄歇参数 (modified Auger parameter) ........................................... 11 A.29 化学效应 (chemical effects) ......................................................... 11 A.30 化学位移 (chemical shift)........................................................... 11 A.31 深度剖析 (depth profiling) .......................................................... 11 A.32 电子能谱仪 (electron spectrometer)................................................... 11 A.33 电子能量分析器 (electron energy analyzer) ............................................ 11 A.34 固定减速比方式 (constant ΔE/E mode; constant retardation ratio mode; CRR mode; fixed retardation retio mode; FRR mode) .................................................................. 11 A.35 法拉第杯 (Faraday cup) ............................................................ 11 A.36 噪音 (noise)...................................................................... 12 A.37 光电离截面 (photoionization cross-section)............................................. 12 A.38 次壳层光电离截面 (sub-shell photoionization cross-section) ............................... 12 A.39 衰减长度l (decay length)............................................................ 12 A.40 平均逃逸深度 (mean escape depth) ................................................... 12 A.41 检测限 (detection limit) ............................................................ 12 A.42 费密能级 (Fermi level; Fermi energy) ................................................. 12 GB ××××—×××× III A.43 费密能级基准 (Fermi level referencing) ............................................... 12 A.44 真空能级 (vacuum level) ........................................................... 12 A.45 真空能级基准 (vacuum level referencing).............................................. 13 A.46 初态 (initial state) ................................................................. 13 A.47 终态 (final state) .................................................................. 13 A.48 动能 (kinetic energy)............................................................... 13 A.49 Koopmans能量 (Koopmans energy) ................................................... 13 A.50 多重分裂或交换分裂 (multiplet splitting or exchange splitting)............................. 13 A.51 弛豫能 (relaxation energy) .......................................................... 13 A.52 原子外弛豫能或屏蔽能 (extra-atomic relaxation energy or screening energy) ................. 13 A.53 等离子体激元 (plasmon) ........................................................... 13 A.54 峰强度 (peak intensity)............................................................. 13 A.55 峰拟合 (peak fitting)............................................................... 14 A.56 峰合成 (peak synthesis) ............................................................ 14 A.57 界面 (interface) ................................................................... 14 A.58 观测的界面宽度 (observed interface width) ............................................ 14 A.59 信息深度 (information depth)........................................................ 14 A.60 元素像 (elemental map) ............................................................ 14 A.61 化学像 (chemical map)............................................................. 14 A.62 单层 (monolayer) ................................................................. 14 A.63 多层 (multilayer).................................................................. 14 A.64 光电子X-射线伴峰 (photoelectron X-ray satellite peak)................................... 14 A.65 光电子X-射线伴峰扣除 (photoelectron X-ray satellite subtraction).......................... 14 A.66 谱仪相对分辨率 (relative resolution of a spectrometer) ................................... 15 A.67 横向分辨率 (lateral resolution) ...................................................... 15 A.68 谱仪分辨率 (resolution of a spectrometer).............................................. 15 A.69 谱仪分辨本领 (resolving power of a spectrometer)....................................... 15 A.70 选取面积的孔 (selected area aperture)................................................. 15 A.71 元素绝对灵敏度因子 (absolute elemental sensitivity factor) ............................... 15 A.72 震激（shakeup）.................................................................. 16 A.73 震离（shakeoff） ................................................................. 16 A.74 信噪比 (signal-to-noise ratio) ........................................................ 16 A.75 统计噪音 (statistical noise).......................................................... 16 A.76 平滑 (smoothing) ................................................................. 16 A.77 择优溅射 (preferential sputtering) .................................................... 16 A.78 同步辐射（同步回旋加速器辐射）(synchrotron radiation) ................................ 16 A.79 价带谱 (valence band spectrum)...................................................... 16 A.80 X-射线鬼峰 (X-ray ghost line) ....................................................... 16 A.81 X-射线单色器 (X-ray monochromator) ................................................ 17 GB ××××—×××× IV 前 言 本标准提出单位: 全国微束分析标准化委员会 本标准归口单位: 全国微束分析标准化委员会 本标准负责起草单位：北京大学化学与分子工程学院 本标准主要起草人：黄惠忠 本标准参加起草人：曹立礼 赵良仲 王亦曼 吴文辉 沈电洪 朱永法 刘 芬 于广华 吴正龙 GB ××××—×××× 1 X-射线光电子能谱分析方法通则 1 范围 本通则了X-射线光电子能谱（XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy或ESCA, Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）的一般表面分析方法以及相关的表面化学分析术语的含义，适用于 X射线光电子能谱仪。 2 规范性引用文件 参照 ISO15472-2001 表面化学分析―Ｘ射线光电子谱仪－能量标尺的校准（Surface chemical analysis -- X-ray photoelectron spectrometers -- Calibration of energy scales） 参照 ISO18115-2001 表面化学分析－术语（Surface chemical analysis -- Vocabulary） 参照ASTM（American Society for Testing and Materials）E995-97 俄歇电子能谱和Ｘ射线光电子能 谱中本底扣除技术标准指南（Standard Guide for Background Substraction Techniques in Auger Electron and X-ray Photoelectron Spectroscopy） 参照ASTM E1078—97 表面分析中样品制备和安装程序标准指南（Standsard Guide for Procedures for Specimen Preparation and Mounting in Surface Analysis） 参照ASTM E1523—97 Ｘ射线光电子能谱中荷电控制和荷电基准技术标准指南（Standard Guide to Charge Control and Charge Referencing Techniques in X-ray Photoelectron Spectroscopy） 参照ASTM E1829—97 表面分析前样品处理标准指南（Standsard Guide for Handling Specimens Prior to Surface Analysis） 3 术语和定义 (主要按照中文意义排列) 3.1 X-射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS） 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。 注： 通常用的X-射线源是非单色化的Al和Mg的Kα X-射线，其能量分别为1486.6和1253.6eV。现代谱仪也使用单色 化的Al Kα X-射线。一些谱仪使用其它阳极或者同步辐射所产生的不同的X射线源。 3.2 化学分析用电子能谱（Electron spectroscopy for chemical analysis, ESCA） 注： 实践中，术语ESCA已很少使用，它仅较清楚地用于描述由术语X-射线光电子谱（XPS）所限定的情况。自1980 年起，后者已经被优先使用。 3.3 与角度有关的 XPS（Angle-resolved XPS, ARXPS; Angle-Dependent XPS, ADXPS） 测量X射线光电子强度和发射角之间函数关系的一种方法。 注： 这个方法通常被用来获得不同元素或化合物在表面约为0~10nm厚度范围内深度分布的信息。 3.4 飞离角（take-off angle） 光电子在其离开固体表面时的轨迹和该处或平均表平面之间的角度。 GB ××××—×××× 2 注： 1. 需要给定特定的表平面。 2. 飞离角与发射角互为余角。 3. 从前，飞离角有时被错误地意指为发射角。 3.5 非弹性电子散射本底扣除(inelastic electron scattering background subtraction) 校正非弹性电子散射对本底贡献的方法 参照：非弹性本底，Shirley本底，Tougaard本底 注： 常用模拟峰本底的方法估计，估计时假定本底上升是线性的或正比于较高动能处的峰面积，如同Shirley本底 那样。更精确的校正方法是解叠分别测量的电子能量损失谱。 3.6 特征 X 射线 (characteristic X-rays) 由离子化原子发射出的光子，它具有特定的能量分布和具有不同原子序数和化学环境的强度特征。 注： 在XPS中，这个术语通常应用于激发样品中光电子的X射线源。 3.7 结合能 (binding energy) 将特定能级上的电子移到固体费米能级或移到自由原子或分子的真空能级所需消耗的能量。 3.8 电子减速 （electron retardation） 在电子能量分析器前或分析器内使电子减速后测定动能分布的方法。 3.9 每通道能量（步长）（energy per channel） 能谱中相邻通道（即收谱时的最小能量范围）间的能量差 3.10 固定分析器能量方式（constant ΔE mode; constant analyzer energy mode; CAE mode; fixed analyzer transmission mode; FAT mode） 电子能量分析器的一种工作方式。该方式改变电子减速电位，但电子通过分析器色散的能量保持 不变。 注： XPS中常用的方式，此时在收谱期间能量分辨率高且保持不变。 3.11 通能 (pass energy) 电子能量分析器能量色散部分中被检测电子的平均动能。 3.12 计数 (counts) 在一定时间内检测器系统到的脉冲总数。 注： 计数可以不同方式表示，对粒子数一一检测时（计数测量中没有死时间损失），遵从泊松（Poisson）统计（除 存在其他噪声源外），或简单地正比于检测粒子数，故需要明确说明计数方式。 3.13 逸出功（work function） 电子在费密能级和正好在指定表面外最大电势处之间的电势差。 注： 1 通常单晶不同晶面的逸出功是不同的。逸出功也与晶体表面的清洁状态有关。 2.多晶表面展示平均逸出功，它与所暴露组成的单晶面的类型和面积有关。 3.14 自旋轨道分裂 (spin orbit splitting) 由自旋和轨道角动量耦合而引起原子的p,d或f能级的分裂。 3.15 峰面积 (peak area) 谱图中扣除本底后峰所包含的面积。 参照：非弹性电子散射本底扣除，信号强度。 3.16 峰-本底比 (peak-to-background ratio) 本底强度以上峰的最大高度与本底高度之比。 注： 需给出测定本底的方法。 3.17 峰宽或线宽 (peak width or line width) 在峰高度某个确定的分数处的峰宽。 参照：本征线宽。 GB ××××—×××× 3 注： 1. 应说明所用的扣本底方法。 2. 最通用的峰宽测量是取在最大峰高一半处峰的全宽（FWHM）。 3. 对不对称峰而言，简便的测量是取在峰的每侧最大强度一半处的宽度。 3.18 光电效应 (photoelectric effect) 光子与原子、分子和固体中束缚电子的相互作用，导致光电子的生成。 3.19 光电发射 (photoemission) 由光电效应引起原子或分子中的电子发射。 3.20 定量分析 (quantitative analysis) 对样品中被分析物数量的确定。 注： 1. 分析物可以是天然的元素或化合物。 2. 数量可表示为原子或质量百分数、原子或质量分数、每单位体积的摩尔或质量、每单位面积的（原子）数、 每单位体积的（原子）数或按要求所设。 3. 样品材料可能是非均匀的，因此在解释中要应用特定的模型结构，并且需说明该模型的细节。 3.21 能量分辨率 (energy resolution) 对单能量粒子而言，是所测能量分布最大高度一半处的全宽（FWHM）。 3.22 元素相对灵敏度因子 (relative elemental sensitivity factor) 正比于绝对元素灵敏度因子的系数，比例常数的选取是使所选元素的特定跃迁其值是1。 注： 1. 通常所用元素的跃迁，对XPS采用Cls或Fls为基准。 2. 所用的灵敏度因子种类应适用于例如均匀样品或偏析层的分析。 3. 为了应用合适的基体或其他参数，应给出灵敏度因子的来源。 4. 灵敏度因子与激发源、谱仪和样品对仪器的上述部件取向等参数有关，灵敏度因子也与待分析的基体有关。 3.23 X-射线线宽 (X-ray linewidth) 主要特征X-射线的能量宽度。 注： 1. 在XPS中X-射线线宽常指X-射线源的线宽。 2. X-射线线宽对光电子峰宽有影响。 4 方法原理 具足够能量（hν）的X光束与样品相互作用，光子全部能量转移给原子或分子M中的束缚电子，使 不同能级的电子以特定几率电离。该光电过程以下式表示：M+hν→M+*+e−式中M+*为电离后形成的激发 态离子。以X-射线为激发源，检测光电子强度按结合能或动能的分布称为X-射线光电子能谱（XPS）。 X-射线光电子能谱中各特征谱峰的峰位、峰形和强度（以峰高或峰面积表征）反映样品表面的元 素组成、相对浓度、化学状态和分子结构，依此对样品进行表面分析。 5 仪器 5.1 仪器组成 电子能谱仪装置框图如图1所示。由激发源、样品室、能量分析器、探测器和数据采集与处理系统 （包括记录仪和计算机等）及超高真空系统等组成。 GB ××××—×××× 4 图1 电子能谱仪装置框图 5.1.1 X-射线激发源 样 品 激发源 能量分析器 探测器 数据采集及 处理系统 e− 超高真空系统 X-射线光电子能谱采用软X-射线作为激发源。通常使用能量为1253.6eV、半高宽为0.7eV的Mg Kα 射线或能量为1486.6eV、半高宽为0.85eV的Al Kα射线。上述X-射线是由X-射线源内电子轰击Mg或Al 靶产生。除Mg或Al靶外，也可根据需要配置某些高能靶，以获得高能X-射线，对Zr Lα、Ag Lα和Ti Kα 的hν/FWHM，分别为2042.4eV/1.6eV、2984.3eV/2.6eV和4510.9eV/2.0eV。各种射线可以通过选择或更 换相应的靶而获得。 为了改善X-射线激发源的质量，可使用单色器。单色器可以使X-射线源的主线线宽变窄，如使Al Kα 射线的半高宽减至0.4eV或更窄，同时滤除伴线和韧致辐射连续本底。使用单色器可提高X-射线光电子 能谱的能量分辨率和信噪比，但会使X-射线的强度衰减。 常规X-射线源的照射区域的直径约为10mm左右。用单色器会聚或用聚焦电子束激发的微束X-射线 源可将照射区域减小至20μm⎯5μm或更小。 5.1.2 能量分析器 能量分析器的作用是测量电子按能量的函数分布。分析器分为磁场式和静电式两种，多采用静电式。 常用的静电式分析器又可分为半球型分析器（HSA）和筒镜分析器（CMA）两种。 现在主要采用的半球型分析器是由两个同心半球构成，内、外半球分别加上正、负电压。半球两端 各有狭缝，能量不同的电子进入狭缝穿过能量分析器的电场时被色散，能量相同但方向不同的电子在出 口狭缝处聚焦。当在分析器半球型极板上施加扫描电压时，能量不同的电子将依次通过出口狭缝到达探 测器，从而获得电子能谱图。为提高检测灵敏度在入口狭缝前常加有静电透镜。 筒镜分析器由两个同轴圆筒组成，外筒加负电压，内筒接地，在空心内筒圆周上有入口和出口狭缝。 自两圆筒公共轴线上“源”点发射的电子以一定角度穿过入口狭缝，受内、外筒之间径向场作用，相同 能量的电子穿出出口狭缝聚焦于轴线上检测狭缝处，然后进入探测器。 为改善上述分析器的能量分辨率，通常采用不同方式对电子进行预减速。 5.1.3 探测器 探测器用于探测和放大接受到的微弱电子信号。一般常用通道式电子倍增器、微通道板和位敏探测 器。 5.1.4 数据采集与处理系统 用计算机和相应的软件进行数据的采集和处理，如：谱图的微分、积分、平滑、扣除本底和伴峰、 退卷积和谱峰拟合等。 5.1.5 超高真空系统 GB ××××—×××× 5 电子能谱仪的激发源、样品室、分析器和探测器都必须在超高真空条件下工作，以维持样品表面原 状，减少沾污，并可减少光电子或俄歇电子与残余气体分子的碰撞几率，提供激发源、探测器等必要工 作条件。通常XPS分析要求真空度优于10-6Pa。超高真空系统可选择机械泵、扩散泵、涡轮分子泵、溅 射离子泵、钛升华泵与冷阱等适当组配而成。 5.1.6 电荷中和枪 常用低能电子枪或其他电荷中和器，用以抵消绝缘样品表面荷电效应。 5.1.7 离子枪 常用惰性气体（如Ar）离子枪，用以清洁样品表面或进行深度剖面分析的刻蚀。 5.2 仪器性能 见《X-射线光电子能谱仪检定规程》中的 4.1 条。 6 样品 电子能谱适宜于分析固体样品，以表面光滑的片状为好。如将粉末样品用适当的方法固定在样品托 上后，也可进行分析。上样品表面应维持欲分析状态。对表面已被污染的样品，可根据需要采用适 当的予以清洁。安装时，应尽量使样品与样品托有良好的电接触。对具有放射性、磁性和挥发性的 样品，分析时应关注对谱仪的影响并采取相应的措施。 7 分析步骤 7.1 分析准备 能量标尺的校正。 7.1.1 用单标样，双阳极源法 标样为纯银（优于99.9％），激发源为Mg Kα（X射线能量1253.6eV）和Al Kα（X射线能量1486.6eV） 两者的能量差为233.0eV。 用Mg Kα和Al Kα来照射同一纯银样品，分别测Ag3d5/2峰，记录其动能值，如果差值不是233.0eV， 则调节能量标尺校正器重复测定，直至差值为233.0eV。 7.1.2 用单阳极源、三标样法 激发源为Mg Kα或Al Kα。标样为纯金（优于99.9%）、纯银（优于99.9%）和纯铜（优于99.9%）。 选Au的费密能级EF=0为能量标尺零点。标样的标准标定谱线及结合能（eV）为 Au4f7/2 Ag3d5/2 Cu2p3/2 84.0±0.1 368.3±0.1 932.7±0.1 用本法校正时，也可选纯Ni或Pd（优于99.9%）的费密能级为能量标尺零点。 校正时，应有准确的零点，大量程范围（~1000eV）内有良好的线性和重现性。 7.1.3 谱峰的重复性 连续重复测定3 ~5次，谱峰峰位的重复性要求在0.1eV以内。 7.2 分析须知 7.2.1 荷电校正 应根据具体样品选用标定物。通常采用在样品上蒸镀金作为参照物来定标，即选定Au4f7/2 的结合 能为84.0eV。有时也可选择内标或以污染Cls定标。在以污染Cls定标时，应特别注意衬底材料对Cls结合 能的影响。 7.2.2 谱仪能量分辨率 GB ××××—×××× 6 对于Ag3d5/2峰，用Mg Kα300W激发，其峰半高宽应小于1.2eV，相应的灵敏度应大于20000计数/ 秒，分析时可根据要求选用不同的分辨率。 7.3 X 射线光电子能谱（XPS）定性分析 7.3.1 XPS 定性分析原理 X射线从样品中激发出的光电子涉及束缚电子能级，因而携带了各元素原子的特征信息，在谱图中 呈现特征光电子谱峰。根据这些谱峰的位置和化学位移，可以获取表面元素成分、化学态和分子结构等 信息。XPS能检测周期表中除氢、氦以外的所有元素，一般检测限为0.1%（原子百分数）。 7.3.2 XPS 定性分析方法 如果被测样品成分是未知的，则首先应该进行宽扫描采集全谱。对绝缘样品应进行荷电校正，以鉴 定样品中存在的元素。当元素被确定后，则可对选择的峰进行窄扫描，得到更精细的信息。 7.3.2.1 宽扫描 一般全谱的能量范围（结合能）应从10eV至1250eV（对于Mg Kα），或扩展到1480eV（对于Al Kα）。 在这个能量范围内能获得绝大多数元素的最强峰。为提高灵敏度，一般应使用较大功率和较宽的分析器 狭缝，以及中或低分辨。 7.3.2.2 窄扫描 如果测定化学位移，或者进行一些数据处理，如峰拟合、退卷积、深度剖析等，则必须进行窄扫描 以得到精确的峰位和好的峰形。扫描宽度应足以使峰的两边完整，通常为10eV~30eV。为获得较好的信 噪比，可用计算机收集数据并进行多次扫描，常用中分辨、宽狭缝。 7.4 X 射线光电子能谱（XPS）定量分析 7.4.1 XPS 定量分析原理 X射线光电子谱线强度反映元素含量或浓度。测量谱线强度，便可进行定量分析。测量样品中元素 的绝对浓度相当困难，一般都是测量样品中各元素的相对含量。 假定固体样品在10nm~20nm深度内是均匀的，其强度I（每秒钟所检测的光电子数）由下式给出 λσϕrATnfI = （1） 式中： n—单位体积中的原子数 f—X射线通量 σ—光电离截面 ϕ—与X射线和出射光电子的夹角有关的因子 γ—光电子产率 A—采样面积 T—检测系数 λ—光电子的非弹性散射平均自由程 如果已知上式中fσϕγATλ，根据测定的I便可知原子浓度n，于是得到绝对浓度。但按此式作理论计 算是十分困难的，所以往往是测定相对含量，即测样品中各元素的相对比例。设一种元素的浓度为n1， 另一种元素为n2，则按式（1）得： 22222222 11111111 2 1 λϕσ λϕσ TArfI TArfI n n = （2） 令 rATfS σϕ= ，则得 22 11 2 1 SI SI n n = （3） 式中S称为元素灵敏度因子。由（3）式可进一步得 GB ××××—×××× 7 ∑=∑= i iSiI xSxI i in xn xC （4） 式中 i—样品所含的某种元素 x—待测元素 Cx—x元素在样品中所占的原子分数（相对原子浓度） 只要测得各元素特征谱峰的强度（常用峰面积），再利用相应的元素灵敏度因子，便可得到相对浓 度。但影响定量分析的因素很多，例如样品表面组分不均匀、表面污染、化学状态不同对光电离截面的 影响等，都将影响分析的准确度，其误差一般较大，过渡金属有更大的误差。在实际分析中也可用对照 标样校正，测量元素的相对含量，但标准样品较难获得。 7.4.2 XPS 定量分析方法 一般采用灵敏度因子（最好是在所用谱仪上用标样测得）法，选择XPS谱中每个元素中合适峰用以 定量分析，用窄扫描重复扫描，以使峰形和信噪比较好。当样品有多种组分时，应尽量选择能量靠近的 峰。当有干扰峰存在时，应选择该元素其它特征峰。通常用FAT方式较好，但对高结合能端的元素可用 FRR方式。定量分析时还应注意对有影响的X射线伴峰的扣除。如有震激伴峰（shake-up）等时，谱峰 强度为主峰面积与伴峰面积之和。必要时可选用标准样品校正。 对于定量工作，应经常检查谱仪的工作状态。保证分析器响应稳定和处于最佳状态。为此，可记录 Cu的相隔较大的三条谱线：2p3/2、3p和L3VV俄歇跃迁峰（每个峰的扫描宽度为20eV），并测量它们的 强度，这些记录将利于发现谱仪是否存在有影响定量分析的变化。 8 分析结果的表述 从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。但绝对测量困难，常进行相对测量。 GB ××××—×××× 8 附 录 A （资料性附录） 表面分析名词术语补充