電子能譜分析法是指採用單色光源（如X射線、紫外光）或電子束去照射樣品，使樣品中電子受到激發而發射出來，然後測量這些電子的產額（強度）對其能量的分布，從中獲得有關信息。
基本介紹
- 中文名：電子能譜分析
- 外文名：electron spectroscopy
- 起源時間：20世紀70年代
- 類型：俄歇電子能譜分析等
- 特點：無損傷分析等
- 學科：材料學
簡述,類型,特點,
簡述
電子能譜分析方法是20世紀70年代以來迅速發展起來的表面成分分析方法。這種方法是對用光子（電磁輻射）或粒子（電子、離子、原子等）照射或轟擊材料（原子、分子或固體）產生的電子能譜進行分析的方法。其中俄歇電子能譜、光電子能譜、X射線光電子能譜和紫外光電子能譜等對樣品表面的淺層元素的組成能給出比較精確的分析，同時還能在動態的條件下測量薄膜在形成過程中的成分分布、變化。電子能譜是已經得到廣泛套用的重要分析方法。
一切固體，無論是天然的還是人造的，都有表面或界面，它是物質存在的一種形式。它的存在破壞了物體體相的連續性，從而形成了最大的晶體“缺陷”，這種“缺陷”賦予物質表面（界面）以一種不同於體相的特殊性，對這種特殊性的研究是生產和科學技術發展的需要（如半導體材料的研究和生產）。對物質的表面化學組成及結合狀態、表面吸附形態以及表面結合能的研究形成了表面科學的主要內容，而電子能譜分析正是研究和探索物質表面科學最直觀和最有效的方法。
電子能譜分析是一種研究物質表面或界面的新型物理方法。它是多種技術集合的總稱，其共同特點是：利用具有一定能量的電子束或單色光源（如x射線、紫外光等）照射樣品，使樣品表面的原子或分子中的電子受激發而發射出來，這些電子帶有樣品表面的各種信息，具有特徵能量，收集和研究這些電子的能量分布，可以獲得有關樣品表面的各種信息，從而有利於對物質表面進行研究。電子能譜分析是研究和探索物質“表面科學”最直觀和最有效的方法。
類型
根據所採用的激發源的不同，電子能譜分析主要可分為以下兩大類：一是光電子能譜（簡稱PES）；二是以電子束作激發源去照射樣品，測量樣品所發射出的俄歇電子能量，稱為俄歇電子能譜（簡稱AES）。
1、光電子能譜
以一定能量的X射線或光（如紫外光）照射固體表面時，被束縛於原子各種深度的量子化能級上的電子被激發而產生光電子發射。所發射的電子的動能隨原電子所在能級的不同而異，形成所謂光電子能譜。採用光電子能譜方法可以探測物質內部的各種電子能級，獲得關於電子束縛能、原子的結合狀態和電荷分布等電子狀態信息。光電子能譜與物質的狀態、能級或能帶結構以及電子來自的內層軌道或外層軌道等因素有關，因此，光電子能譜也是帶有物質成分、結構等信息的特徵譜。
依據激發源的不同，光電子能譜分為x射線光電子能譜和紫外光電子能譜。
X射線光電子能譜以軟X射線（能量200～2 000 eV）為激發源，激發原子的內層電子；而紫外光光電子能譜以紫外光（能量10～45 eV）為激發源，激發固體的價帶電子。原子中的內層電子或價電子吸收能量足夠大的光子後，會離開原子成為光電子，根據測定發射出來的光電子的特徵能量，可定性地確定樣品表面上存在的元素，把未知樣品光電子能譜和已知的表面組分標準樣品的光電子能譜進行對比，或者和一系列相應的純元素光電子能譜進行對比，即可對樣品表面的組分進行定量成分分析。
2、俄歇電子能譜
高速電子打到材料表面，除產生X射線外，還會激發出俄歇電子等。俄歇電子也是一種可以表征元素種類及其化學價態的二次電子。
當原子內殼層的一個電子被電離後，處於激發態的原子恢復到基態的過程之一是發射出俄歇電子。這是在被激發出內層電子的空穴被外層的電子填入時，多餘的能量以無輻射的過程傳給另一個電子，並將它激發出來，最後使原子處於雙電離狀態。因此，俄歇電子發射過程是二級過程，原子處於雙電離狀態。它與光電子輻射的區別還在於它是一真實的無輻射過程。
俄歇電子效應對表面微量元素有很高的靈敏度，能探測周期表中氦以後的所有元素，而且分析速度快。套用俄歇電子譜可以對材料進行成分定性、定量分析。
雖然X射線、離子等激發源也可用來激發俄歇電子，但由於電子便於產生高束流、容易聚焦和偏轉，故通常採用電子束作為俄歇電子的激發源。為了激發俄歇躍遷，在常規AES中產生初始電離所需的入射電子能量在1～30 keV。
根據俄歇電子的特徵能量，可以定性地確定樣品表面上存在的元素分布；若把未知樣品的俄歇電子能譜與已知表面組分的標準樣品的俄歇電子能譜進行對比，或者與一些純元素的俄歇電子能譜進行對比，就可以對樣品的表面組分進行定量分析。
特點
1)除氫和氦元素之外，可以分析所有其他元素，能直接測定來自樣品的單個能級發射的光電子能量分布，直接得到電子能級結構的信息。
2)從能量範圍來看，電子能譜提供的信息可視為“原子指紋”，能測定原子價層電子和內層電子軌道，提供有關化學鍵方面的信息。而相鄰元素的同種能級的譜線相隔甚遠，相互干擾少，元素定性分析的標識性強。
3)電子能譜分析是一種無損傷分析。
4)電子能譜分析是一種高靈敏度超微量表面分析技術。分析所需試樣量約
g即可，絕對靈敏度可達
，樣品分析深度為2nm。
