納米材料分析方法大全

納米材料分析方法總結(jié)納米材料分析方法X射線光電子能譜X射線和X射線光譜分析X射線衍射分析

隧道掃描電鏡SEMTEM

振動光譜技術(shù)

納米材料的顆粒度分析AFM

俄歇電子能譜電子能譜電子能譜是探測樣品在入射粒子作用下發(fā)射出來的電子，分析這些電子所帶有的信息（例如能量、強(qiáng)度、角分布等），從而了解樣品的組成及原子和分子電子結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。用光束激發(fā)樣品的過程可以表示為：式中M為中性分子或原子，M+*為處于激發(fā)態(tài)的離子，hν為入射光子，e-為射出的光電子。電子能譜

測試的基本過程由光源（X射線管、真空紫外燈或同步輻射源）產(chǎn)生的單能光束照射樣品，使原子（或分子）（M）中的電子（hν）受激而發(fā)射出來；再用能量分析器測量這些電子e-的能量分布；得到以被測電子的動能（或結(jié)合能）為橫坐標(biāo)，以電子計(jì)數(shù)率為縱坐標(biāo)的電子能譜圖；分析能譜，就能得到樣品中原子或分子的有關(guān)信息。電子能譜分類根據(jù)激發(fā)源的不同，可分為：（真空）紫外光電子能譜（UPS）外殼層光電子能譜（PESOS）分子光電子能譜（MPS）X射線光電子能譜（XPS）化學(xué)分析光電子能譜（ESCA）內(nèi)殼層光電子能譜（PESIS）電子能譜分類俄歇電子能譜（AES）電子碰撞能譜（EIS）電子碰撞能力損失譜（ELS）彭寧電離能譜（PIS）自由離電子能譜離子中和能譜電子能譜儀三部分：電子的產(chǎn)生電子的能量分析電子的探測三部分都必須在高真空條件工作。電子能譜儀—原理由光源產(chǎn)生的特征X射線進(jìn)入樣品室照射到樣品上，樣品原子或分子中的電子被電離而射出。樣品表面發(fā)射的電子進(jìn)入能量分析器按能量高低被“色散”開，相同能量的電子被聚焦到分析器出口狹縫由檢測器接收。檢測器輸出的脈沖信號經(jīng)放大輸入記錄控制系統(tǒng)，最后輸送到X-Y記錄儀Y軸驅(qū)動器上。對電子能量的掃描，由連續(xù)地或步進(jìn)地控制分析器電壓的變化來實(shí)現(xiàn)。此掃描電壓同時輸送到X-Y記錄儀X軸驅(qū)動器上。在X-Y記錄儀上就得到Y(jié)軸表示強(qiáng)度，X軸表示能量的電子能譜圖。電子能譜儀—原理電子能譜儀-主要部件激發(fā)電子的光源分析電子能量的分析器檢測電子的檢測器真空系統(tǒng)電子能譜儀——光源通常采用的激發(fā)源有三種：X射線源真空紫外燈電子槍最理想的光源應(yīng)該是一個能量連續(xù)可調(diào)的、強(qiáng)度高、單色性好的光源。同步輻射加速器產(chǎn)生的同步輻射：強(qiáng)度高、光子能量和波長連續(xù)可調(diào)、角分布好，是偏振光電子能譜儀——光源電子能譜常用光源電子能譜儀-X射線源X射線的產(chǎn)生X射線源主要由燈絲和陽極靶構(gòu)成在燈絲和陽極靶之間加一個柵極使電子束偏轉(zhuǎn)聚焦。X射線源的結(jié)構(gòu)X射線源中的燈絲、陽極靶的大小和形狀以及它們的相對位置有各種不同的設(shè)計(jì)、安排。環(huán)形陽極結(jié)構(gòu)形式有助于提高譜儀的靈敏度。電子能譜儀-X射線源X射線單色化使用彎曲晶體，使來自X射線源的光線產(chǎn)生衍射和“聚焦”。只有滿足布拉格衍射定律的那些X射線才能被發(fā)射并聚焦在樣品表面上。單色化后不僅能降低譜線寬度和提高分辨率，而且還能濾掉X射線的伴線（如Kα1）和韌致輻射（即X射線連續(xù)譜）。單色化可以大大減少伴峰的干擾、降低本底、改善信噪比。電子能譜儀-X射線源電子能譜儀—電子能量分析器測量電子能量分布的一種裝置。作用是探測樣品發(fā)射出來的不同能量電子的相對強(qiáng)度。從原理上可以分為：空間色散型和減速電位型。按幾何結(jié)構(gòu)形式可分為：半球形分析器和筒鏡分析器。兩個同心半球面組成，外球面加負(fù)電位，內(nèi)球面加正電位。電通道電子倍增器和多通道檢測器。多通道檢測器是由多個微型單通道電子倍增器組合在一起而制成的一種大面積檢測器，也稱位敏檢測器或多陣列檢測器。電子能譜儀—檢測器電子能譜儀-靈敏度和分辨率評價一臺譜儀性能好壞，主要從譜儀的分辨率、靈敏度、穩(wěn)定性和多用性等方面來考慮。對于任何一臺能譜儀來說，上述性能指標(biāo)總是相互制約的。例如，分辨率的提高通常伴隨著靈敏度的下降，反過來也一樣。電子能譜儀-分辨率（R）由下述因素決定：激發(fā)射線的固有寬度發(fā)射光電子的能級本征寬度電子能量分析器的分辨本領(lǐng)分辨率有絕對分辨率和相對分辨率兩種表示方法。絕對分辨率指光電子譜峰的半寬度，即峰高一半處的寬度。相對分辨率為：靈敏度（s）即譜峰的強(qiáng)度，通常用每秒的脈沖數(shù)來表示。譜儀的穩(wěn)定性是指譜峰位置的重現(xiàn)性及半峰寬和峰面的重現(xiàn)性。電子能譜儀X射線光電子能譜：

X-RayPhotoelectronSpectroscopy；XPS

原

理-光電效應(yīng)X射線光子的能量在1000～1500ev之間，不僅可使分子的價電子電離而且也可以把內(nèi)層電子激發(fā)出來，內(nèi)層電子的能級受分子環(huán)境的影響很小。同一原子的內(nèi)層電子結(jié)合能在不同分子中相差很小，故它是特征的。

光子入射到固體表面激發(fā)出光電子，利用能量分析器對光電子進(jìn)行分析的實(shí)驗(yàn)技術(shù)稱為光電子能譜。X射線光電子能譜：2.TheK.E.oftheemittedelectronsisdependenton:IncidentenergyInstrumentworkfunctionElementbindingenergy3.X射線光電子能譜圖：

將分子中的電離能或電子結(jié)合能的負(fù)值作為橫坐標(biāo)，單位時間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)作為縱坐標(biāo)，所得圖譜稱為光電子能譜。X射線光電子能譜：4.能量定標(biāo)調(diào)節(jié)定標(biāo)電位器，使加在分析器上的電壓和能量讀數(shù)之間的比例系數(shù)為一。通過觀測某些樣品的Fermi能級可用來校正結(jié)合能零點(diǎn)。常用的定標(biāo)方法：利用已知結(jié)合能的差值利用已知能量的兩個光子校正結(jié)合能零點(diǎn)法X射線光電子能譜：4.能量定標(biāo)—能量零點(diǎn)對于導(dǎo)電的固體樣品，其結(jié)合能的能量零點(diǎn)是其Fermi能級。在實(shí)際的工作中，是選擇在Fermi能級附近有很高狀態(tài)密度的純金屬作為標(biāo)樣。在高分辨率狀態(tài)下，采集XPS譜，則在EBF=0處將出現(xiàn)一個急劇向上彎曲的譜峰拐點(diǎn)，這便是譜儀的坐標(biāo)零點(diǎn)。作為結(jié)合能零點(diǎn)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)試樣，Ni,Pt,Pd是比較合適的材料。X射線光電子能譜：5.電子能級原子中單個電子的運(yùn)動狀態(tài)可以用量子數(shù)n，l，ml，ms來描述。n為主量子數(shù)，每個電子的能量主要（并非完全）取決于主量子數(shù)，n越大，能量越高。在一個原子內(nèi)，具有相同n值的電子處于相同的電子殼層。l為角量子數(shù)，它決定電子云的幾何形狀，不同的l值將原子內(nèi)的電子殼層分為幾個亞層，即能級。ml為磁量子數(shù)，它決定電子云在空間伸展的方向（即取向）ms為自旋量子數(shù)，它表示電子繞其自身軸得旋轉(zhuǎn)取向。+1/2或-1/2X射線光電子能譜：6.化學(xué)位移指原子的內(nèi)層電子結(jié)合能隨原子周圍化學(xué)環(huán)境變化的現(xiàn)象。X射線光電子能譜：三氟化乙酸乙脂中四個不同C原子的C1s譜線。

6.化學(xué)位移——起因及規(guī)律內(nèi)層電子一方面受到原子核強(qiáng)烈的庫侖作用而具有一定的結(jié)合能，另一方面又受到外層電子的屏蔽作用。當(dāng)外層電子密度減少時，屏蔽作用將減弱，內(nèi)層電子的結(jié)合能增加；反之則結(jié)合能將減少。因此當(dāng)被測原子的氧化價態(tài)增加，或與電負(fù)性大的原子結(jié)合時，都導(dǎo)致其XPS峰將向結(jié)合能的增加方向位移。X射線光電子能譜：6.化學(xué)位移——同電荷分布的關(guān)系與氧化數(shù)的關(guān)系化學(xué)位移隨氧化態(tài)增加而增加。在某些離子型化合物中兩者還存在較好的線性關(guān)系。與電負(fù)性的關(guān)系電負(fù)性指分子內(nèi)原子吸引電子的能力。電負(fù)性的大小與原子的電子密度相關(guān)。用電負(fù)性計(jì)算得到的電荷分布與化學(xué)位移之間的關(guān)系比較簡單、直觀但不夠精確。X射線光電子能譜：7.伴線在XPS譜圖中，伴線的來源主要有六類：振離（shake-off）振激（shake-up）能量損失（Energyloss）X射線伴線（X-raysatellites）多重分裂（Multiplexsplitting）俄歇電子（Augerelectron）X射線光電子能譜：7.伴線振離是一種多重電離過程（亦稱作單極電離）。當(dāng)原子的一個內(nèi)層電子被X射線光電離而發(fā)射時，由于原子的有效電荷的突然變化，導(dǎo)致一個外層電子激發(fā)到連續(xù)區(qū)。其結(jié)果是在譜圖主峰的低動能端出現(xiàn)平滑的連續(xù)譜。而連續(xù)譜的高動能端又有一陡限，此限同主峰之間的能量差等于帶有一個內(nèi)層空穴離子基態(tài)的電離電位。X射線光電子能譜：7.伴線振激當(dāng)原子的一個內(nèi)層電子被X射線光電離而發(fā)射時，由于原子的有效電荷的突然變化，導(dǎo)致一個外層電子躍遷到激發(fā)的束縛態(tài)。外層電子的躍遷導(dǎo)致發(fā)射光電子動能減少。其結(jié)果是在譜圖主峰的低動能一邊出現(xiàn)分立（不連續(xù)）的伴峰。伴峰同主峰之間的能量差等于帶有一個內(nèi)層空穴的離子的基態(tài)同它的激發(fā)態(tài)之間的能量差。過渡金屬化合物和有共軛π電子體系的化學(xué)物，一般都能觀察到較強(qiáng)的振激峰。X射線光電子能譜：7.伴線能量損失譜線由于光電子在穿過樣品表面時同原子（或分子）之間發(fā)生非彈性碰撞損失能量后在譜圖上出現(xiàn)的伴峰。特征能量損失的大小同所分析的樣品有關(guān)，其能量損失峰的強(qiáng)度取決于樣品的特性和穿過樣品的電子動能。在氣相中，能量損失譜線是以分立峰的形式出現(xiàn)，其強(qiáng)度與樣品氣體分壓有關(guān)；金屬，通常在光電子主峰的低動能端5-20eV處可觀察到主要損失峰；半導(dǎo)體，通?？吹降氖且粋€拖著長尾巴的拖尾峰。X射線光電子能譜：7.伴線X射線伴線產(chǎn)生的伴峰通常使用Mg，AlX射線源激發(fā)樣品在特征X射線中，除了Kα1主線外還包含有其他KX射線伴線，它們是由多重電離原子內(nèi)的類似躍遷和從M殼層到1s躍遷產(chǎn)生的。X射線光電子能譜：7.伴線多重分裂一般發(fā)生在基態(tài)有未成對電子的原子中。過渡金屬具有未充滿的d軌道，稀土和錒系元素具有未充滿的f軌道，所以在這些元素的XPS能譜圖中往往出現(xiàn)多重分裂。X射線光電子能譜：7.伴線Auger譜線多重分裂在XPS中，可以觀察到KLL，LMM，MNN和NOO四個系列的Auger線。因?yàn)锳uger電子的動能是固定的，而X射線光電子的結(jié)合能是固定的，因此，可以通過改變激發(fā)源(如Al/Mg雙陽極X射線源)的方法，觀察峰位的變化與否而識別Auger電子峰和X射線光電子峰。X射線光電子能譜：8.伴峰的鑒別XPS譜圖與IR，NMR等相比，比較直觀、簡單、容易識別，但是要正確識別譜圖，仍必須根據(jù)各譜峰的位置、形狀、強(qiáng)度以及譜峰之間的能量間距等來判斷各譜峰是哪種過程產(chǎn)生的，是屬于哪一類譜線。光電子峰：最強(qiáng)光電子峰（主峰）一般比較對稱，半寬度最窄。純金屬樣品的譜峰為非對稱。絕緣體的半峰寬比導(dǎo)體樣品的半峰寬約寬0.5eV。X射線光電子能譜：8.伴峰的鑒別俄歇電子峰：XPS譜圖中俄歇電子峰有兩個特征：俄歇電子的能量同激發(fā)源能量無關(guān)；俄歇峰是以譜線群的形式出現(xiàn)，從譜圖中很容易識別。振激和振離峰振離峰以平滑的連續(xù)譜形式出現(xiàn)在光電子主峰的低動能一邊，連續(xù)譜的高動能端有一陡限。振激峰也是出現(xiàn)在光電子主峰的低動能端，通常比光電子主峰的結(jié)合能高幾個電子伏特。一條主要光電子譜線可能有幾條振激伴線。X射線光電子能譜：8.伴峰的鑒別光電子能量損失峰氣體樣品，可通過降低樣品分壓來消減特征能量損失峰。絕緣體中能量損失峰通常較弱，有些材料可以在主峰的高結(jié)合能端觀察到一個弱的拖尾峰。金屬中，可以觀察到等離子激元損失譜。光電子能量損失峰隨入射電子能量的改變而與主峰一起移動，這是判斷能量損失峰的主要依據(jù)之一。X射線光電子能譜：《化妝品術(shù)語》起草情況匯報中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所一、標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)和下達(dá)時間2006年衛(wèi)生部政法司要求各標(biāo)委會都要建立自己的術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)。1ONE二、標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)研制經(jīng)費(fèi)：3.8萬三、標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)意義術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)有利于行業(yè)間技術(shù)交流、提高標(biāo)準(zhǔn)一致性、消除貿(mào)易誤差，作為標(biāo)準(zhǔn)體系中的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)在各個領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系中均起著重要的作用。隨著我國化妝品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)逐步加快，所涉及的術(shù)語和定義的數(shù)量也在迅速增長，在此情形下，化妝品術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的制定就顯得尤為重要。四、標(biāo)準(zhǔn)的制訂原則1.合法性遵守《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實(shí)施細(xì)則》中關(guān)于化妝品的定義。2.協(xié)調(diào)性直接引用或修改采用的方式，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語和定義相協(xié)調(diào)。3.科學(xué)性對于沒有國標(biāo)或定義不統(tǒng)一的術(shù)語，在定義時體現(xiàn)科學(xué)性的原則。4.實(shí)用性在標(biāo)準(zhǔn)體系中出現(xiàn)頻率較高，與行業(yè)聯(lián)系較緊密的術(shù)語優(yōu)先選用。五、標(biāo)準(zhǔn)的起草經(jīng)過

第一階段：資料搜集

搜集國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)并對國外文獻(xiàn)如美國21CFR進(jìn)行翻譯。第二階段：2007年末形成初稿

初稿內(nèi)容包括一般術(shù)語、衛(wèi)生化學(xué)術(shù)語、毒理學(xué)術(shù)語、微生物術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語、人體安全和功效評價術(shù)語，常用英文成份術(shù)語等７部分。第三階段：專家統(tǒng)稿1.2007年12月第一次專家統(tǒng)稿會（修訂情況：1.在結(jié)構(gòu)上增加原料功能術(shù)語、相關(guān)國際組織和科研機(jī)構(gòu)等內(nèi)容；2.在內(nèi)容上增加一般術(shù)語、產(chǎn)品術(shù)語的種類，將化妝品行業(yè)的新產(chǎn)品類別納入本標(biāo)準(zhǔn)；3.對于毒理學(xué)、衛(wèi)生化學(xué)、微生物學(xué)術(shù)語進(jìn)行修改；4.刪除與化妝品聯(lián)系不緊密、無存在必要的常用英文成分術(shù)語。2.2009年1月第二次專家統(tǒng)稿會會議意見：1.修改能引用國家標(biāo)準(zhǔn)的盡量引用國家標(biāo)準(zhǔn)；對存在歧義的個別用詞進(jìn)行修改。2.刪除由于本標(biāo)準(zhǔn)中的“產(chǎn)品術(shù)語”一章和香化協(xié)會所制定的某個標(biāo)準(zhǔn)存在重復(fù)，因此刪除“產(chǎn)品術(shù)語”一章的內(nèi)容；對“原料功能術(shù)語”的內(nèi)容進(jìn)行梳理，刪除了20余條內(nèi)容。3.增加專家建議增加“化妝品限用物質(zhì)”等若干項(xiàng)術(shù)語。第四階段：征求意見2009年2月面向全國公開征求意見。第五階段：征求意見的處理與形成送審稿。在征求意見的處理階段再次征求了相關(guān)專家的意見。六、標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容依據(jù)1.《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實(shí)施細(xì)則》;2.《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》;3.美國21CFR；4.相關(guān)領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)如：GB5296.3-2008消費(fèi)品使用說明化妝品通用標(biāo)簽，GB/T14666-2003分析化學(xué)術(shù)語等；5.國內(nèi)外化妝品的相關(guān)文獻(xiàn)，如《化妝品監(jiān)督管理及安全性評價》等。七、標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容（一）結(jié)構(gòu)：1.范圍2.一般術(shù)語3.毒理學(xué)試驗(yàn)方法術(shù)語4.衛(wèi)生化學(xué)檢驗(yàn)方法術(shù)語5.微生物檢驗(yàn)方法術(shù)語6.人體安全性和功效性評價術(shù)語7.常用原料術(shù)語8.縮寫9.中英文索引（二）主要內(nèi)容：1).一般術(shù)語39條涉及化妝品的基本定義、化妝品生產(chǎn)和監(jiān)督管理中出現(xiàn)頻率較高的術(shù)語。2).毒理學(xué)試驗(yàn)方法術(shù)語40條