入射粒子表面分析法

现在固体表面的分析方法与观察方法大多是利用入射粒子或入射光同固体表面相互作用的原理。图1. 入射粒子·光子同固体的相互作用。

用电子照射进行表面分析

反射电子、二次电子、俄歇电子、连续X射线、吸附原子、离子例如，原子的K能级的电子因一次电子的激发，进人空的比K能级高的能级上。并以其能量差放射出了X射线（产生特性X射线）或某一能级的电子吸收了该能量差向真空中发射（俄歇过程）。

特性从固体内发射出的X射线的深度为数μm，俄歇电子为510Å。固体内的测定条件依二次粒子的不同而不同。

电子衍射LEED与RHEED2为表面分析装置的示意图。

用离子照射进行表面分析

SIMS是用稀有气体离子照射而将放射出的二次离子用作质量分析，以进行固体的组成分析。

图3. 以离子照射进行表面分析的装置。

用光子照射进行表面分析

根据固体内能级深度的不同可分别选择X射线、软X射线、紫外线等作为照射光子。

，可用He和Ne的共振线、A1和Mg的特征X射线作为照射光源，此外，利用电子高速圆周运动的SOR（synchrotron orbital radiation）也有希望被用作为光源。图4为使用光子照射的测定装置的示意图。

UPS（紫外光电子能谱）的示意图布局X射线表面分析

是与粒子或结晶中原子的排列和结构有关的信息如图5所示，用波长λ的X射线照射原子间隔为d的单晶时，入射的X射线在晶格面上产生相互间的干涉，以使得与波长λ成整数倍的衍射线的强度增大，它们之间的关系用布拉格方程来表示：

从1）式求得在（1）式中，照射的从衍射结果可得到相应的d值及各X衍射线的强度，从而可决定其晶体的结构。

X射线衍射的示意图。

装置

X射线发生部分、X射线衍射的角度测定部分及X射线的检出部分将晶体试样放入试样室中，选择好进行发生X射线的X射线管的选择，X射线管的起动电流、电压，记录器的灵敏度、缝隙宽、扫描角速度与测定角的范围、角度校正做20～50kV范围内，电流为10～40mA左右计测器的时间常数由扫描角度及缝隙宽的大小来决定，角度的校正有外部标准法与内部标准法。作为标准物质的试样应是结晶性好的，高纯度的物质。

衍射数据的解释

I，将最大的取作为I=100）。再求得各衍射线的相对值（/I参照已知物质的数据集StandardsPowderFile索引相对照，ASTM卡找出峰值相一致的衍射线便可进行未知试样的鉴定。

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（XPS）

X射线照射固体表面时从表面原子放出光电子，测定放出的光电子的能量（E）。因为照射的XE）即释放出内层电子所需要的能量，而内层电子的结合能是原子内所固有的，。此外，还可以原子的结合状态来考察结合能的化学位移。

X射线光电子能谱元素分析：

X射线能量E、电子的结合能BE间有如下的关系：

BXKE与ₖ可从测定中得到，因此可从（2）式求得结合能ₖ。

可从结合能的化学位移来评价原子的化学键状态Pb为例，金属Pb的4f电子的结合能E为E为2E为定量分析：

结合能的峰面积求得后与所属的内层电子相对比，用此百分率可作元素的定量。

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XPS可作深度分析，。用氩离子等作表面蚀刻后可作从表面到固体内部的元素分析，可得知试样的表面层与内部的元素构成及其结合状态。

装置

试样的处理室，测定室及信号的处理在试样处理室内在测定室内α-7在信号处理室图9. XPS实验流程示意图。

拉曼光谱分析法是测定分子振动产生拉曼散射光谱的分析方法，其原理是测定因分子振动而产生的散射谱图，是一种与红外吸收法相类似的光谱仪。

是一种有效的方法。用与分子吸收极大的波长相同的激发光（激光）照射时，发生共振拉曼散射现象，可得到因该发色团分子振动而产生的强的拉曼谱图。因为共振拉曼谱的发光强度强，因此可进行微量、低浓度试样的分析。

激光进行试样的局部照射时可得到散射拉曼线，即局部拉曼光谱，-10拉曼光谱法可应用在的吸附粒子、催化剂表面、单分子膜、生物试样、有机分子、金属络合体、大气污染物质等研究方面。

光照射于分子之所以会产生拉曼散射是因为照射光的电磁波同分子的振动相互作用后，产生了分子偶极矩的伸缩现象。

000mμ=αEcos2πvt+Acos2π（v-v）t+Bcos2π（v+v）t（3）

1项为，第2项同第3项为。

11所示，散射图中以瑞利线为界，波长长（振动数低）的一边为斯托克斯（拉曼位移图11.激光散射和拉曼线。