科技名词

X射线光电子能

X-ray photoelectron spectroscopy

定义：一束具有一定能量的X射线与原子发生作用时，光子的能量可以把原子轨道上的电子激发出来，测量被激发出来的光电子动能及信号强度随能量的分布，即得到X射线光电子能谱图。试样表面发射的光电子能量仅取决于原子的电离轨道，据此可进行试样的定性分析。

学科：计量学_化学_化学测量方法

相关名词：X射线 光电效应 价电子

来源：全国科学技术名词审定委员会

【延伸阅读】

X射线光电子能谱（XPS）是利用波长在X射线范围的高能光子照射被测试样，测量由此引起的光电子能量分布的一种谱学方法。在X射线的作用下，试样各种轨道的电子都有可能从原子中激发出光电子，但由于各种原子的电子结合能是一定的，因此XPS可用来测量试样表面的电子结构和化学组分。此外，X射线能量较大，而价电子对X光子的光电效应响应远远小于内层电子，所以该能谱主要研究内层电子的结合能，并根据结合能的数值及化学状态、结构，感受该元素周围其他元素、官能团、原子团对其内层电子的影响所产生的化学位移，是表面化学分析最有效的分析方法，在所有表面分析能谱中获得的化学信息最多。

XPS具有定性、定量分析元素的能力。原子中的内层电子受原子核库仑引力和核外其他电子斥力作用，任何核外电荷分布的变化都会影响内层电子的屏蔽作用。当外层电子密度减小时，屏蔽作用减弱，内层电子的结合能增加；反之结合能将减小，故在XPS谱图上体现出谱峰位置的移动。这就是XPS根据谱峰位置鉴定物质元素种类以及谱峰位置的移动鉴定元素价态、结构，甚至元素含量的理论依据。

例如，在化学电源中，XPS可以用来分析电极材料中各元素的计量、掺杂元素的状态、掺杂后各元素含量的变化、电极表面的化学变化、充放电循环过程中元素化合价的变化，研究电极反应机理。