表面分析-其他表征方法課件

第五篇其他表征方法1—掃描隧道顯微鏡利用電子隧道效應(yīng)與隧道電流來進行表面分析。當兩塊金屬間的距離靠得很近（通常小于1nm）時，金屬表面透射的電子云將相互滲透并部分重疊，由此即形成了電子在兩塊金屬自由輸運的通道，這種現(xiàn)象稱之為電子隧道效應(yīng)。基于此，若在兩金屬中加上小的電壓，則將在兩金屬間形成電流，稱為隧道電流。2特點具有原子級高分辨率：橫向、縱向分辨率分別為≤0.1

nm、≤0.01nm，可以分辨出單個原子；可實時得到樣品表面三維（結(jié)構(gòu)）圖像；可在真空、大氣，常溫、高溫等不同環(huán)境下工作，甚至可將樣品浸在水或其它溶液中；相對于透射電子顯微鏡，掃描隧道顯微鏡結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。對操作者要求高3二原子力顯微鏡利用原子之間的力進行表面分析。激光器探針AB4光電

探測器壓電陶瓷：通過調(diào)節(jié)施加在壓電陶瓷上的電壓來控制探針/樣品的升降0

V-

V5+

VNo

applied

voltageExtendedContracted掃描模式：6接觸模式：保持彎曲固定值（高速、高縱向分辨率）輕敲模式：保持固定振幅（低速，高橫向分辨率）三質(zhì)譜/二次離子質(zhì)譜7通過荷質(zhì)比檢測原子/原子團。質(zhì)譜：電離樣品，電離原子/分子加速后進入磁場，路徑半徑跟荷質(zhì)比有關(guān)。分析元素或者原子團（特別適用于有機物分析）二次離子質(zhì)譜：SIMS離子轟擊樣品使之電離為離子（所以叫“二次離子”)檢測極限高：10-6一般電子能譜只有10-3XPS：10-3能進行斷面剖析8四X射線光電子能譜9X射線照射樣品產(chǎn)生外光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子，根據(jù)光電子能量進行元素檢測。光電過程示意圖

外殼層

內(nèi)殼層Ek

=hυ－Eb－φe-hυ10hυ

――入射光子能量（已知值）Ek

――光電過程中發(fā)射的光電子的動能（測定值）Eb――內(nèi)殼層束縛電子的結(jié)合能（計算值）

――譜儀的功函數(shù)（已知值）基本概念結(jié)合能(Binding

Energy)-----原子能級中電子的結(jié)合能

,

其值等于把電子從所在的能級轉(zhuǎn)移到Fermi能級時所需的能量化學位移(Chemical

shift)-----

原子的內(nèi)殼層電子結(jié)合能隨原子周圍化學環(huán)境變化的現(xiàn)象11元素化學態(tài)分析對同一元素，當化學環(huán)境不同時，譜峰出現(xiàn)化學位移12五熱分析13在程序溫度控制下，測量物質(zhì)的某一物理性質(zhì)與溫度變化函數(shù)關(guān)系。溫度－差熱分析法（DTA）熱量－差示掃描量熱法（DSC）質(zhì)量－熱重分析法（TGA）程序溫度變化（熱作用）＋固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)14溫度變化（試樣與參比物的溫度差）伴隨一定的熱效應(yīng)物理或化學變化差熱分析＋ －

－

＋—15—＋

＋16程序溫度變化（熱作用）＋固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)17熱量大小（試樣與參比物的熱量差）伴隨一定的熱效應(yīng)物理或化學變化差示掃描量熱法DSC不僅可涵蓋DTA的一般功能，而且還可定量地測定各種熱力學參數(shù)(如熱焓、熵和比熱等)與DTA相比的優(yōu)勢：分辨率高，靈敏度高DSC的局限：測試溫度范圍窄，不能測試腐蝕性材料，儀器復(fù)雜、可靠性差。18熱重法19測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度變化函數(shù)關(guān)系程序溫度變化（熱作用）＋固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)質(zhì)量變化（試樣與參比物的質(zhì)量差？）伴隨一定質(zhì)量變化的物理或化學變化熱重法測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度變化函數(shù)關(guān)系10/2/20232021結(jié)晶硫酸銅熱重曲線實例10/2/202322六 色譜23利用混合物中各組分在兩相中分配系數(shù)不同，當流動相推動樣品通過固定相時，在兩相中進行連續(xù)反復(fù)、多次分配，從而形成差速移動，達到分離。按固定相及流動相的狀態(tài)分類：液相色譜、氣相色譜按固定相形狀性質(zhì)分類：柱色譜、紙色譜、薄層色譜高壓泵24A槽