2024年6月5日发(作者：蔺冬梅)
XPS在材料研究中的应用
摘要
本文总结了X射线光电子能谱（XPS）的分析原理、研究进展，并介绍了几种XPS在
材料研究中的应用分析实例。
关键词 XPS，材料，分析
1 前言
XPS的起源最早可追溯到人们对光电子的研究。1954年,以瑞典Uppsala大学
hn 教授为首的研究中心首次准确测定光电子的动能，不久观测到了元素的化学
位移。由于XPS 能够根据元素的化学位移分析出材料的化学状态，曾被命名为化学分析用
电子能谱，即ESCA（ElectronSpectroscopy for Chemical Analysis）。20世纪70年代
末，XPS开始涉足有机物、高分子材料及木质材料领域，80年代末，XPS 的灵敏度及分
辨率有了显著提高，现代XPS 正在向着单色、小面积、成像三方向发展。XPS 以其灵敏
度高、破坏性小、制样简单的优点及定性强、能够分析材料表面元素组成及元素化学价态
的特点而成为木质材料研究领域中一项重要分析手段。
XPS 基本原理是利用X 射线辐照样品，在样品表面发生光电效应，产生光电子，如
图1。通过对出射光电子能量分布分析，得到电子结合能的分布信息，进而实现对表面元
素组成及价态分析。XPS采样深度与光电子的能量和材料性质有关，在深度为光电子的平
均自由程λ 的3 倍处，达到最佳，对金属约为0.5～2 nm；无机物1～3 nm；有机物1～
10 nm。运用XPS 可对木质材料进行定性及定量分析。
图1 X 射线光电子能谱的光电效应原理图
图2 XPS 实验装置示意图（a）和光电子能级图（b）
2 XPS在材料研究中应用实例
X射线光电子能谱XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)也被称作化学分析用电
子能谱ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)，其基本原理在单色（或准
单色）X 射线照射下，测量材料表面所发射的光电子能谱来获取表面化学成分、化学态、
分子结构等方面的信息。
2.1 XPS 分析Ni、Mn价态
2024年6月5日发(作者：蔺冬梅)
XPS在材料研究中的应用
摘要
本文总结了X射线光电子能谱（XPS）的分析原理、研究进展，并介绍了几种XPS在
材料研究中的应用分析实例。
关键词 XPS，材料，分析
1 前言
XPS的起源最早可追溯到人们对光电子的研究。1954年,以瑞典Uppsala大学
hn 教授为首的研究中心首次准确测定光电子的动能，不久观测到了元素的化学
位移。由于XPS 能够根据元素的化学位移分析出材料的化学状态，曾被命名为化学分析用
电子能谱，即ESCA（ElectronSpectroscopy for Chemical Analysis）。20世纪70年代
末，XPS开始涉足有机物、高分子材料及木质材料领域，80年代末，XPS 的灵敏度及分
辨率有了显著提高，现代XPS 正在向着单色、小面积、成像三方向发展。XPS 以其灵敏
度高、破坏性小、制样简单的优点及定性强、能够分析材料表面元素组成及元素化学价态
的特点而成为木质材料研究领域中一项重要分析手段。
XPS 基本原理是利用X 射线辐照样品，在样品表面发生光电效应，产生光电子，如
图1。通过对出射光电子能量分布分析，得到电子结合能的分布信息，进而实现对表面元
素组成及价态分析。XPS采样深度与光电子的能量和材料性质有关，在深度为光电子的平
均自由程λ 的3 倍处，达到最佳，对金属约为0.5～2 nm；无机物1～3 nm；有机物1～
10 nm。运用XPS 可对木质材料进行定性及定量分析。
图1 X 射线光电子能谱的光电效应原理图
图2 XPS 实验装置示意图（a）和光电子能级图（b）
2 XPS在材料研究中应用实例
X射线光电子能谱XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)也被称作化学分析用电
子能谱ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)，其基本原理在单色（或准
单色）X 射线照射下，测量材料表面所发射的光电子能谱来获取表面化学成分、化学态、
分子结构等方面的信息。
2.1 XPS 分析Ni、Mn价态