第三章光电子能谱.ppt

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噫吁嚱!

危乎高哉!

蜀道之难,难于上青天。

蚕丛及鱼凫,开国何茫然!

.,四川广汉市三星堆2号祭祀坑出土的。

“纵目铜人面”蜀国始祖蚕丛的形象,沧海桑田岁月在青铜面具的容颜镌刻了什么？

如何能区分面具表面和内部的化学成分？

面具表面有哪些化学元素？

面具表面的铜、锡等金属元素以什么价态存在？

是否已经氧化？

面具表面的金属元素是否还和其他非金属元素（如硫）反应？

-化学环境,一站式解决方案：

XPS（X射线光电子能谱）!

！

青铜器表面被腐蚀成什么样了？

第三章光电子能谱法,光电子能谱分析法是：

采用单色光源（如X射线、紫外光）或电子束去照射样品，使样品中电子受到激发而发射出来，然后测量这些电子的产额（强度）对其能量的分布，从中获得有关信息的一类分析方法。

光电子能谱法是什么？

能干什么？

光电子能谱的主要作用是进行表面分析,3.1概述,3.1概述,表面？

表面指固/气（真空）的界面或液/气（真空）的界面仪器分析里：

通常研究固体表面,表面厚度？

表面厚度定义为5倍于原子或分子的直径对于原子结构的固体物质，铁、硅，表面约为1nm；对于分子结构的固体物质，如聚合物，其表面是5倍单体的厚度，约为510nm；实际测样中，有时指1个或几个原子层，有时指厚度达微米级的表层,3.1概述,为什么要对表面进行分析？

对很多合金，某些元素会在表面富集，称为表面偏析或分凝，掺杂生长的晶体也有这种现象。

CuNi合金中，在表面20个原子层中Cu的含量是体内的5倍。

表面还可以吸附外界的原子，而这些外来原子与体内不同，不仅能在表面形成吸附层，还可以在表面生成化合物。

（1）组成不同,大多数固体表面，在组分上或结构上都是和体内不一样的。

晶体中的原子处于有规律的周期性排列状态，而在表面这种周期突然中断，表面出现重构和驰豫现象。

重构：

表面最外层原子的排列与体内不同。

驰豫：

表面原子所处的力场与体内原子不同，因此表面原子会发生相对于正常位置的上移或下移，以此来降低体系能量的现象。

晶体表面原子周期性的突然中断还会使表面出现各种缺陷，例如台阶、弯折、重位、凸沿等等，而这些缺陷往往是吸附活性点，对催化等非常重要。

3.1概述,为什么要对表面进行分析？

（2）表面的排列与体内不同,每个原子/离子在体内的都是有规律地排布，从空间上讲是电子处于一种平衡状态，而表面原子从空间分布上至少是缺一个方向的平衡（面、棱、角），电子云的分布也不相同。

因此，表面的原子比体内原子活性更大。

3.1概述,为什么要对表面进行分析？

（3）表面的电子结构与体内原子结构不同,3.1概述,为什么要对表面进行分析？

由于表面和体内具有上述不同之点，使得表面许多物理、化学性质，如光学、电学、磁学、热学、机械、化学活动性等性质与体内不同。

对于表面的这些性质的研究能揭露一些表面现象的本质。

例如催化与表面吸附层和表面原子结构的关系等。

其他还有表面钝化、活化、腐蚀、脆性、发光等现象，因此对“表面”的研究，不仅是一种基础理论工作，而且对国民经济建设也有很大作用。

3.1概述,表面分析的难点,由于被分析的深度和侧向范围是如此浅薄和细微，被检测信号来自极小的采样体积，信息强度十分微弱，重复性差，对分析系统的灵敏度要求也很高。

所以，直到六十年代前后，随着超高真空和电子技术的突破，才使表面分析技术迅速发展起来。

3.1概述,表面分析的特点,用一束“粒子”作为探针来探测样品表面，探针可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波，在探针作用下，从样品表面发射或散射粒子或波，它们可以是电子、离子、光子、中性粒子、电场、磁场、热或声波。

检测这些发射粒子的能量、动量、荷质比、束流强度等特征，或波的频率、方向、强度、偏振等情况，就可获得有关表面的信息。

3.1概述,表面分析方法分类,1、按探测“粒子”和发射“粒子”来分类,近场显微、扫描隧道显微、原子力显微等,3.1概述,本章主要内容,UPS,X射线光电子能谱（简称XPS）（X-RayPhotoelectronSpectrometer）紫外光电子能谱（简称UPS）（UltravioletPhotoelectronSpectrometer）俄歇电子能谱（简称AES）（AugerElectronSpectrometer）,3.2电子能谱基本原理,1、光电效应当一束光子辐照到样品表面时，光子可以被样品中某一元素的原子轨道上的电子所吸收，使得该电子脱离原子核的束缚，以一定的动能从原子内部发射出来，变成自由的光电子，而原子本身则变成一个激发态的离子,3.2电子能谱基本原理,2、光电子的能量,h=EB+EK+Er,EB是原子能级中电子的电离能或结合能EK是出射光电子的动能Er是发射光电子的反冲动能（Ermh/M）忽略,EK=hEB,只有当光子能量大于临阈光子能量h0，即光解离作用发生所需要的最小能量时，光电离作用才发生,3.2电子能谱基本原理,3、光电离截面,光电离作用的几率or某能级的电子对入射光子有效转移面积or一定能量的光子与原子作用时，从某个能级激发出一个电子的几率,激发光子能量,临阈光子能量h0处，越大。

3.2电子能谱基本原理,4、电子平均自由程（电子逸出深度）,电子能谱法所能研究的信息深度d取决于逸出电子的平均自由程（电子逸出深度）,电子平均自由程（）：

指光电子在固体样品表面不发生非弹性碰撞时逸出的深度。

电子平均自由程（）：

金属中约为0.5-2nm，氧化物中约为1.5-4nm，有机和高分子化合物中为4-10nm。

入射光子,碰撞过程中物体往往会发生形变，还会发热、发声。

因此在一般情况下，碰撞过程中会有动能损失，即动能、机械能都不守恒，这类碰撞称为非弹性碰撞（inelasticcollision）。

电子能谱研究的信息深度d=3，在30nm以内。

3.3X射线光电子能谱（XPS）,发展概况,1877年，赫兹（heinrichRudolfHertz）发现光电效应1907年，P.D.Inne用半球磁场和感光板记录到不同速度电子1954年，瑞典乌普沙拉（Uppsala）大学的凯.西格班（KaiM.Siegbahn）领导的研究组得到第一张XPS谱图1969年，凯.西格班和HP合作生产出第一台XPS仪器发现了内层电子结合能的位移现象，解决了电子能量分析的技术问题，测定了元素周期表中各元素的轨道结合能，从而测定固体表面的电子结构和表面组分的化学成分1981年，凯.西格班因对XPS的贡献获诺贝尔物理学奖,3.3X射线光电子能谱（XPS）,基本原理（光电效应）,X射线能量较强，常常激发的是内层电子,电子结合能,结合能是指在某一元素的原子结构中某一轨道电子和原子核结合的能量。

结合能与元素种类以及所处的原子轨道有关，能量是量子化的。

结合能反映了原子结构中轨道电子的信息。

3.3X射线光电子能谱（XPS）,气体的电子结合能,对于气体，可视为自由原子或分子。

电子结合能Eb是电子能级与真空能级之差。

Eb=h-Ek,3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3.1固体的电子结合能,对于固体样品，电子结合能:

是指原子中某个电子吸收了光子的全部能量后，克服原子核的束缚到达样品的费米能级，这一过程消耗的能量，即电子能级与费米能级之差。

所以X射线能量用于：

内层电子跃迁到费米能级，即克服该电子的结合能Eb；电子由费米能级进入真空成为静止电子，即克服功函数sa；自由电子的动能Ek。

则,hEbEksa,Fermi能级：

0K固体能带中充满电子的最高能级；,3.3X射线光电子能谱（XPS）,a,a,3.3.1固体的电子结合能,hEbEksa（理论上）,实际上，当样品置于仪器中的样品架上时，样品与仪器的费米能级是一致的，所以样品中电子只要克服仪器的费米能级到真空能级的功（仪器的功函数sp）即可变为真空中的静止电子.,由于不同原子的轨道电子结合能是一定的，据此就可以进行定性分析。

3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3X射线光电子能谱（XPS）,B1s:

188eVP2s:

189eV怎么办？

有P2p在。

hEbEksp,3.3.2X射线光电子能谱仪,3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3.3X射线光电子能谱图,光电子动能,电子结合能,3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3.3X射线光电子能谱图,X射线光电子的命名n主量子数，取整数1，2，3l角量子数，用字母表示s，p，d，fj内量子数，j=l+s1/2,3/2,5/2,3.3X射线光电子能谱（XPS）,以元素被激发电子所在能级命名,如O1s1/2，C2p1/2，Al2s1/2,谱的认识,光电子特征峰s壳层不发生自旋分裂谱图上是单峰p,d,f壳层分裂成两个能级在谱图上出现双峰.两峰的面积比一般为2p1/22p3/2=123d3/23d5/2=234f5/24f7/2=34,3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,Ag3d3/2,Ag3d5/2,3.3.3X射线光电子能谱图,XPS主要研究原子的内层电子结合能。

内层电子不参与化学反应，保留了原子轨道的特性，因此其电子结合能具有特征性，不同元素原子可以产生完全分离的电子谱线，所以相邻元素的识别也不会发生混淆。

这样就可以对样品表面元素进行定性分析。

3.3X射线光电子能谱（XPS）,1.表面元素的定性分析,绝对灵敏度很高,达10-18g,但相对灵敏度较低,一般只有0.1%左右.所以XPS是一种很好的微量分析技术.,3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,窄扫描：

对选择的谱峰进行窄扫描，以鉴定化学状态。

全扫描：

一般定性分析首先进行全扫描（整个X射线光电子能量范围扫描）以鉴定存在的元素；,Si-Ti基底上的Pt纳米线阵列的XPS图（a）全谱,a,b,（b）Pt4f的精细谱,3.3.3X射线光电子能谱图,高纯Al基片上沉积的Ti（CN）x薄膜的XPS谱图（激发源为MgK）,从图可见，在薄膜表面主要有Ti，N，C，O和Al元素存在。

Ti，N的信号较弱，而氧的信号很强，这表明形成的薄膜主要是氧化物，氧的存在会影响Ti（CN）x的形成。

3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3.3X射线光电子能谱图,2.表征不同轨道的结合能,

（1）主量子数n小的峰比n大的峰强；,

（2）n相同，角量子数L大的峰比L小的峰强；（3）内量子数J大的峰比小的峰强；,3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3.3X射线光电子能谱图,3.表面元素的化学价态分析（最重要的一项分析技能，也是XPS谱图解析最难，比较容易发生错误的部分）,为什么可以进行价态分析：

化合物结构的变化和元素氧化状态的变化引起谱峰有规律的位移（化学位移）,什么可以影响化学位移？

3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3.3X射线光电子能谱图,以C元素为例：

单个C原子，C1s的结合能为284eV；CH4，C1s的结合能为290eV若CH4中的H被卤族元素取代，随元素电负性的增强，C1s的结合能增大；而且随取代数目的增加而增大。

3.3X射线光电子能谱（XPS）,A化学位移与元素电负性关系,电负性：

FOCH,3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,A化学位移与元素电负性关系,有机化合物中氮原子的化学结构分析,电负性:

OSCH,N1s结合能值:

-NO2-SO2NH-,3.3.3X射线光电子能谱图,B化学位移与原子氧化态的关系,结论：

氧化态越高，结合能越大，化学位移越大。

3.3X射线光电子能谱（XPS）,Be,BeO,BeF2中Be的1s电子光电子谱线的化学位移,BeF2和BeO中的Be具有相同的氧化数（+2）,电负性,所以Be在BeF2中比在BeO中具有更高的氧化态.,3.3.3X射线光电子能谱图,内层电子一方面受到原子核强烈的库仑作用而具有一定的结合能，另一方面又受到外层电子的屏蔽作用。

当外层电子密度减少时，屏蔽作用将减弱，内层电子的结合能增加；反之则结合能将减少。

因此当被测原子的氧化价态增加，或与电负性大的原子结合时，都导致其XPS峰将向结合能的增加方向位移。

思考产生化学位移的原因？

3.3X射线光电子能谱（XPS）,3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,表明铜红玻璃试样中铜为？

价,

（1）离子价态分析,3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,

（2）元素不同离子价态比例方法对试样做XPS分析，得到窄区谱。

若谱峰不规则，则对谱线进行拟合，得到不同价态元素的谱线；谱峰解叠对不同价态的谱峰分别积分得到谱峰面积；查各价态的灵敏度因子，利用公式求各价态的比例。

3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,

（2）元素不同离子价态比例,例子：

确定二氧化钛膜中+4价和+3价的比例。

3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,

（2）元素不同离子价态比例,Pt4f的精细谱,3.3.3X射线光电子能谱图,3.3X射线光电子能谱（XPS）,4.定量分析,X射线光电子能谱谱线强度反映原子的含量或相对浓度。

测定谱线强度便可进行定量分析。

X射线光电子能谱可分析除氢、氦以外的所有元素，测量深度为几埃到几十埃，对多组分样品，元素的检测限为0.1（原子分数）。

物理模型计算法影响因素多,误差大,运用不多标准样品法正确度较好,标样难制备,应用有局限性灵敏度因子法误差较大,简便快速,应用广泛,（半定量分析、相对含量、受样品表面状态影响大）,灵敏度因子法,对于表面均匀的样品，特定谱峰中光电子计数为:

样品单位体积中所含被测元素的原子数（原子数/cm3）X射线通量（光子数/cm2秒）测定的原子轨道光电离截面（cm2）和入射光子与检测光电子之间夹角有关的效率因子光电离过程中产生所测定光电子能量的光电子数效率（光电子数/光子）样品中光电子平均自由程（）采样面积（cm2）检测从样品中发射的光电子的效率,所以S元素灵敏度因子，也叫原子灵敏度因子,各元素的相对含量进一步可得i-样品所含的某种元素x-待测元素Cx-X元素在样品中所占的原子分数,只要测得各元素特征谱线的强度（常用峰面积）,再利用相应的元素灵敏度因子,便可得到相对浓度.,影响定量分析的因素很多,如:

样品表面组分不均匀,表面污染,化学状态不同对光电离截面的影响等,所以误差一般较大.,CF2n,有机官能团定量分析可以判别不同化学环境的同种原子,并测定它们的相对含量,样品1,2,4,5-苯甲四酸1,2-苯甲二酸苯甲酸钠,两个C1s峰表明有两种碳原子高结合能羧基碳低结合能苯环碳,两峰峰面积比羧基碳与苯环碳原子个数比4:

62:

61:

6,可估算苯环上取代基的数目,痕量分析,绝对灵敏度高表面灵敏度高,只要

（1）能把痕量金属离子同大量物质分开

（2）能将被测元素富集或浓缩在基片上,可以做痕量分析最低检测浓度可达ppt级（10-12）,高灵敏度和选择性操作简便,重复性好,3.3.4XPS谱中的伴峰,3.3X射线光电子能谱（XPS）,在XPS谱中，由于激发源的能量很高，可以激发出各种物理过程的电子。

此外，在激发态的退激发过程中，又可以发生各种复杂的退激发过程，释放出能量不同的各种电子。

在普通的XPS谱中，还存在很多伴峰。

伴峰中也会包含一些对分析重要的信息！

1、自旋轨道分裂：

除s轨道能级外，其p，d轨道均出现双峰结构。

一个处于基态的闭壳层（闭壳层指不存在未成对电子的电子壳层）原子光电离后，生成的离子中必有一个未成对电子。

若此未成对电子角量子数l0，则必然会产生自旋-轨道偶合（相互作用），使未考虑此作用时的能级发生能级分裂（对应于内量子数j的取值jl+1/2和jl-1/2形成双层能级），从而导致光电子谱峰分裂；此称为自旋-轨道分裂。

2、多重分裂（静电分裂）：

Mn2+有5个未成对电子，发射一个3s电子，产生两种终态，形成两条谱线。

两峰的强度比为7；5。

可以利用s轨道的多重裂分研究分子中未成对电子存在状况。

过渡金属具有未充满的d轨道稀土和锕系元素具有未充满的f轨道,同样对于Cr的配合物的Cr3s谱，在Cr（CO）6中没有出现Cr3s的分裂峰，表面不存在未成对电子。

实验也证明该物质是反磁性的。

其余两个化合物均具有分裂峰，说明它们均具有未成对电子。

事实上，在Cr（C5H5）2物质中存在e2g能级上的两个未成对电子；在Cr（hfa）3（hfaCF3COCH2COCF3）物质中存在t2g能级上的三个未成对电子。

当X射线照射时，除了打出一个内层电子外，还有另一电子被激发到更高能级的束缚态。

这个激发是需要能量的，于是造成光电子动能的降低，在原光电子谱峰的低动能侧就会出现伴峰。

3、携上峰（振激，摔激，shakeup）:

易出现携上峰的情况：

具有未充满的d,f轨道的过渡金属化合物和稀土化合物具有不饱和侧链,或不饱和骨架的高聚物某些具有共轭电子体系的化合物,几种碳纳米材料的C1s峰和携上峰谱图,携上峰的结构有很大的差别，因此从C1s的携上伴峰的特征结构进行物种鉴别。

在石墨中，由于C原子以sp2杂化存在，并在平面方向形成共轭键。

这些共轭键的存在可以在C1s峰的高能端产生携上伴峰。

这个峰是石墨的共轭键的指纹特征峰，可以用来鉴别石墨碳。

碳纳米管材料的携上峰基本和石墨的一致，这说明碳纳米管材料具有与石墨相近的电子结构。

在碳纳米管中，碳原子主要以sp2杂化并形成圆柱形层状结构。

C60材料的携上峰的结构与石墨和碳纳米管材料的有很大的区别，可分解为5个峰，这些峰是由C60的分子结构决定的。

在C60分子中，不仅存在共轭键，并还存在键。

因此，在携上峰中还包含了键的信息。

携上峰对化学研究提供的有用信息：

顺磁反磁性键的共价性和离子性几何构型自旋密度配合物中的电荷转移弛豫现象,Ni2（四面体结构）有振激伴峰现象，而Ni2+（平面四方结构）则没有；Co2+处于高自旋态时比低自旋态表现出更强的振激现象，而Co3+（反磁性）则无,当X射线照射时，除了打出一个内层电子外，还有另一电子被激发到连续的非束缚态（电离），这就使光电子动能降低，但降低值是可连续的变化，引起主峰低能级出现连续平滑谱，类似一个台阶，就好象本底提高。

4、携下峰（振离，摔离，shakeoff）：

携上峰和携下峰不仅使光电子谱出现伴峰或增大本底而且减弱了原光电子谱峰的强度，但携上峰带着有用的信息，有些性质不同的化合物，在主峰的化学位移上未出现不同，而携上峰却有明显的区别。

5、俄歇电子峰,在多种退激发途径中，最常见的退激发过程就是产生俄歇电子跃迁的过程，因此X射线激发俄歇谱是光电子谱的必然伴峰。

X射线激发的俄歇电子峰多以谱线群的形式出现.俄歇电子的动能与激发源的能量无关俄歇电子峰的能量也能反映化学位移效应.,C1s在石墨和碳纳米管材料中，其结合能均为284.6eV；而在C60材料中，其结合能为284.75eV。

由于C1s峰的结合能变化很小，难以从C1s峰的结合能来鉴别这些纳米碳材料。

但用俄歇伴峰可以区分不同形态的碳材料。

复习,1、表面？

2、X射线光电子能谱的基本原理是。

光电效应,3、电子平均自由程（）：

指光电子在固体样品表面。

电子能谱研究的信息深度为。

不发生非弹性碰撞时逸出的深度,3,元素被激发电子所在能级命名,4、X射线光电子的命名以。

5、光电子特征峰s壳层不发生自旋分裂，谱图上是，p,d,f壳层分裂成两个能级，在谱图上出现。

单峰,双峰,6、定性分析首先进行全扫描（整个X射线光电子能量范围扫描）以；对选择的谱峰进行窄扫描，以。

鉴定存在的元素,鉴定化学状态,入射光子,8、为什么XPS可以进行价态分析？

化合物结构的变化和元素氧化状态的变化引起谱峰有规律的位移,9、化学位移与什么有关？

当被测原子的氧化价态增加，电子结合能增大，化学位移增大；或与电负性大的原子结合时，电子结合能增大，化学位移增大。

7、X射线光电子能谱图以检测器单位时间内接收对作图,光电子数-光电子强度,电子结合能或光电子动能,

（1）CN-,NO2-,NO3-三种物质的结合能N1S由左到右_（增大,减少）,其理由_.

（2）Ru,RuO2,RuO3,RuO4四种物质的Ru3d5/2的结合能Eb由左到右_（变大,变小）,其理由_.,10、产生化学位移的原因？

内层电子一方面受到原子核强烈的库仑作用而具有一定的结合能，另一方面又受到外层电子的屏蔽作用。

当外层电子密度减少时，屏蔽作用将减弱，内层电子的结合能增加；反之则结合能将减少。

当被测原子的氧化价态增加，或与电负性大的原子结合时，都导致其XPS峰将向结合能的增加方向位移。

11、XPS谱中的伴峰？

1、自旋轨道分裂：

除s轨道能级外，其p，d轨道均出现双峰结构。

2、多重分裂（静电分裂）：

利用s轨道的多重裂分研究分子中未成对电子存在状况。

3、携上峰当X射线照射时，除了打出一个内层电子外，还有另一电子被激发到更高能级的束缚态。

这个激发是需要能量的，于是造成光电子动能的降低，在原光电子谱峰的低动能侧就会出现伴峰。

4、携下峰当X射线照射时，除了打出一个内层电子外，还有另一电子被激发到连续的非束缚态（电离），这就使光电子动能降低，但降低值是可连续的变化，引起主峰低能级出现连续平滑谱，类似一个台阶，就好象本底提高。

5、俄歇电子峰,6、能量损失峰（Energyloss）,是由于光电子在穿过样品表面时同原子（或分子）之间发生非弹性碰撞损失能量后在谱图上出现的伴峰.,对于金属等离子激元,6、能量损失峰（Energyloss）,等离子体激元损失峰。

任何具有足够能量的电子通过固体时，均可以引起导带“电子气”的集体振荡。

这种集体振荡的特征频率与材料的特性有关。

体相等离子体激元振荡的能量是量子化的，在谱图上会出现等间隔的损失峰。

此外，还存在表面等离子体集体振荡。

7、X射线卫星峰（X-raysatellites）,用来照射样品的X射线未经过单色化处理，那么在常规使用的AlK1,2和MgK1,2。

射线里可能混杂有K3,4,5,6和K射线，这些射线统称为K1,2的射线的卫星线。

样品原子在受到X射线照射时，除了发射特征X射线（K1,2）所激发的光电子外，其卫星线也激发光电子，由这些光电子形成的光电子峰，称为X射线卫星峰。

XPS中的X射线光源是：

MgK,AlK，属于低能量的X射线,左图是表面被氧化且有部分碳污染的金属铝的典型的图谱,是宽能量范围扫描的全谱,低结合能端的放大谱,O和C两条谱线的存在表明金属铝的表面已被部分氧化并受有机物的污染,O的KLL俄歇谱线,相邻的肩峰则分别对应于Al2O3中铝的2s和2p轨道的电子,1、要会根据全扫描谱图中谱峰对应的结合能进行元素定性分析，一般用元素的最强特征峰来鉴别。

2、会根据对待测元素的窄扫描谱图来确定元素的化学价态，并根据谱峰面积半定量不同化学价态的比例。

3、对于有用的伴峰要有一定的认识。

3.3.5深度分析,择优溅射问题损伤离子溅射应注意还原效应问题表面粗糙度问题,D,D是光电子出射角与样品法线夹角为时的信息深度d是光电子出射角与样品法线夹角为0时的信息深度,用离子枪打击材料的表面，这样可以不断地打击出新的下表面，通过连续测试，循序渐进就可以做深度分析，得到沿表层到深层元素的浓度分布,非损伤改变电子发射角度（变角XPS技术）,例:

用变角X光电子能谱技术对非均相高分子材料进行非损伤的层结构分析软段结构OCH2CH2CH2CH2n硬段结构HNCONHCH2NHCONHCH2CH2n,取样深度从10nm降低到2.6nm，样品的O:

N原子比增加了约3倍。

这表明含氧的结构富集于表面，而含氮的结构则较多地存在于内层。

根据软硬段的结构，就说明软段在表面富集。

3.3.6实验技术,1、样品的制备,X射线光电子能谱仪对待分析的样品有特殊的要求，在通常情况下只能对固体样品进行分析。

由于涉及到样品在超高真空中的传递和分析，待分析的样品一般都需要经过一定的预处理。

主要包括样品的大小，粉体样品的处理,挥发性样品