X線光電子分光分析法
(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)

原理

超高真空下で試料表面にX線を照射すると、光電効果により表面から光電子が真空中に放出される。その光電子の運動エネルギーを観測すると、その表面の元素組成や化学状態に関する情報を得ることができる。

Eb=Ekinφsp

Ebは束縛電子の結合エネルギー、は軟X線のエネルギー、Ekinは光電子の運動エネルギー、φは分光器の仕事関数となる。ここで束縛電子の結合エネルギー(Eb)は元素固有のものとなる。よって光電子のエネルギースペクトルを解析すれば、物質表面に存在する元素の同定が可能となる。さらにピーク面積比を用いることにより元素を定量することができる。また化学状態の違いによって各元素のピーク位置はわずかにシフトするので、そのシフト(化学シフト)から価数や結合状態の情報を得ることができる。光電子が物質中を非弾性散乱することなく進む距離(平均自由行程)は数nmであるため、本分析手法における検出深さは数nmとなる。またAES(Auger Electron Spectroscopy)などと比較して、XPSは絶縁物の試料の測定も比較的容易に行うことができる。さらにAr+イオンエッチングやC60+イオンエッチングを併用することにより、深さ方向の分析も行うことができる。

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