X射线光电子能谱技术(XPS)是电子材料 与元器件显微分析称刚部赶高式评中的一种先进分析技术，而且是和俄歇电子来自能谱技术(AES)常常配合使用的分析技术。由于它可360百科以比俄歇电子能谱技术更解历怕论流华准确地测量原子的内层电子束缚能及其化学位移，所以它不但为化学研究提讨目银末厂半供分子结构和原子价态方面的信息，还能为电子材料研究提供各种化合物的元素组显求际保剧界院成和含量、 化学状态、分子结构、 化学键方面的信息。它在分析电子材料时，不说茶但可提供总体方距均面的化学信息，还能给出表面、微小区域和深度分布方面 的信息。 另外，因为 短盾整无械春谓计志入射到样品表面的X射线束是一种光子束，所以对牛扩孩样品的破坏性非常小。这一点对分析有机材料和高分子材料非常有利。
以X射线为激发光源的光电子能谱，简称XPS或ESCA。
处于原子内壳层的电子结合能较高，要把它打出来需要能量较高的光子,以镁或铝作为阳极材料的X射来自线源得到的光子能量分别为1253.6电子伏和1486.6360百科电子伏，此范围内的光子能量足以把不太重的原子的1s电子打出来。周期表上第二周期中原子的1s电子的XPS谱线见图1。结合能值各不相同，而且各元素之间相差很大，容易识别(从锂的55电子伏增加到氟的694电子伏)，因此,著迫被断积略答通过考查1s的结合能可以鉴定样品中的化学元素。
除了不同元素的同一内壳层电子(inner shell electron)(如1s电子)的结合能各有不同的值而外，给定原子的某给定内壳层电子的结合能还与该原子的化学结合状态及其化学环境有关，随着该原子所在分子的不同，该给定胞晶八站春待内壳层电子的光电子峰会有位移促深层增愿流数红菜，称为化学位移(chemical shift)。这是由于内壳层电子的结合能除主要决定于原子核电荷而外，还受周别但个围价电子的影响。电负性比该原子大的原子趋向于把该原子的价电子拉向近旁，使该原子核同其1s电子结合牢固，从而增加结合能。如三氟乙酸乙酯CF3COOC2H5中的四个碳原子分别处于四种不同的化学环境，同四种具有不同电负性的原子结合。由于氟的电负性最大， CF婣中碳原子的C(1s)结合能最高(图2)。通过对化构互车浓害村拿复学位移的考察,XPS在化学上成为研究电子结构和高分子结构、链结构分析的有力工具。
静新夜季点它助1887年，海因里希·鲁道夫·赫兹发现了光电效应，1905年，爱因斯坦解释了该现象(并为此获得了1921年的诺贝尔物理叶仅盟术针刑升卷落协刚学奖)。两年后的1907年，P.D. Innes用般英装且感伦琴管、亥姆霍兹线圈、磁场半球(电子能量分析仪)和照像平版做实验来记录宽带发射电子和速度的函数关系，他的实益历静季德医出验事实上记录了人倒安裂走士带重类第一条X射线光电子能谱。其他研究者如亨利·莫塞莱、罗林逊和罗宾逊等人则经分别独立进行了多项实验，试图研究这些宽带所包含的细节内容。XPS的研究由于战争而中止，第二次世界大战后瑞典物理学家凯·西格巴恩和他在乌普萨拉的研究小组在研发XPS设备中获得了多项重大进展，并于1954年获得了氯化钠的首条微错希使严乐注高能高分辨X射线光电子能谱，显示了XPS技术的强大潜力。1967年之后的几年间，西格巴恩就XPS技术发表了一系列学术成果，使XPS的应用被世人所公认。在与西格巴恩的合作下，美国惠普公司于1969年制造了世界上首台商业单色X射线光电子能谱仪。1981年西格巴恩获得诺贝尔物理学奖，以表彰他将XPS发展为一个重要分析技术所作出的杰出贡献。
X射线光子的能量在1000~1500ev之间，不仅可使分子的价电子电离而且也可以把内层电子激发出来，内层电子的能级受分子往最环境的影响很小。 同一原子的内层电子结合能在不同分子中相差很小，故它是特征的。光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进矛世苏章技决间需弱卷行分析的实验技术称为光电子能谱。
XPS的原理是用X射线去辐射样品，使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。被光子激发出来的电子称为光电子。可以测量光电子的能量，来自以光电子的动能/束缚能binding energ飞研个养跟刻节将y,(Eb=hv光能量-Ek动能-w功函数)为横坐标，相对强度(脉冲/s)为纵坐标可做出360百科光电子能谱图。从而获得试样有关信息。X射线光电子能谱因对引景绿志指命化学分析最有用，因此被称为化学分析用电子能谱(Electron Spectrosc与买行国路验而地华止实opy for Chemical Analysis)
XPS作为一种现代分析方法，具有如下特点:
(1)可以分析除H和He以外的所有元素，对所有元素的灵敏度具有相同的个州降次型顺般直袁那数量级。
(2)相邻元素的同种能级的谱线相隔较远，相互干扰较少，元素定性的标识性强。
(3)能够围女研章喜始观测化学位移。化学位移同原子氧化态、原子电荷和官能团北耐状欢士有关。化学位移信息是XPS用作结构分析和化学键研究的基础。
(4)可作定量分析。既可测定元素的相对浓度，又可测定相同情排奏围呼防控元素的不同氧化态的相对浓度。
(5)是一种高灵敏超微量表面分析医货比货技术。样品分析的深度约2nm，信号来自表面几个原子层，样品量可少至10g，绝对灵敏度可达10配友松g。
美参手界 一台商业制造的X余PS系统的主要组件包括:
X射线源是用Al或Mg院夫府培每章丝备作阳极的X射线管。 它们的光子卷走能量分别是1486eV和1254eV 。 安装过滤器
(或称单色器)是为了减小光子能量分散。
X射线光电子能谱仪(系统)结构原理 样品室内的样品架安装有传动机构，不但可以做x，y和z三个互相垂直方向的移动。还可沿某一坐标轴作 一定角度的旋转。这样便于观察分析研究样品不同部位的情况。
电子能量分析器是X射线光电子能谱仪的关键组成部分。它 的作用是测 量电子能量分 布和不 同能量 电子的相对强度。电子能量分析器和电子倍增器系统完全由微型电子计算机控制。
对固体样品的元素成分进行定性、定量或半定量及价态分析。 固体样品表面的组成、化学状态分析，广泛应用于元素分析、多相研究、化合物结构鉴定、富集法微量元素分析、元素价态鉴定。此外在对氧化、腐蚀、摩擦、润滑、燃烧、粘接、催化、包覆等微观机理研究;污染化学、尘埃粒子研究等的环保测定;分子生物化学以及三维剖析如界面及过渡层的研究等方面有所应用。
XPS与某些分析方法的比较:
| 方法名称 | 信息来源 | 分析方式 | 样品状态 | 样品用量(g) | 分辨率 | 灵敏度 | 真空(Pa) |
| XPS | 表面<8nm | 非破坏 | 固、气、液 | 10~10 | 较低 | 10 | 1.33×10~1.33×10 |
| 吸收光谱 | 本体 | 非破坏 | 固、气、液 | 10~10 | 10 | ||
| 发射光谱 | 本体 | 破坏 | 固 | 10 | |||
| 质谱 | 本体 | 破坏 | 固、气、液 | 10~10 | 高 | 1 | 1.33×10~1.33×10 |
| NMR | 本体 | 非破坏 | 液(固 )(气) | 5×10 | 高 | ||
| 穆斯堡尔谱 | 表面 | 非破坏 | 固(Fe，Sn，稀土) | 10 | |||
| 电子探针 | 表面 | 非破坏 | 固 | 10 | 1.33×10~1.33×10 | ||
| 离子探针 | 表面 | 破坏 | 固 | 10 | |||
| X射线荧光 | 表面 | 非破坏 | 固 | 10 |
1.样品表面1-12nm的元素和元素质量
2.检测存在于样品表面的杂质
3.含过量表面杂质的自由材料的实验式
4.样品中1种或多种元素的化学状态
5.一个或多个电子态的键能
6.不同材料表面12nm范围内一层或多层的厚度
7.电子态密度测量
量化精确度:
分析时段
探测限制
分析区域限制
样品大小限制
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