تطبيقات التحليل الطيفي الضوئي للأشعة السينية (XPS)

يتم التعبير عن أنماط التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية (XPS) على أنها كثافة الإلكترون الضوئي من حيث طاقة الرابطة. قد يكون لهذه الأنماط ثلاث قمم في الخلفية، والتي تنتج عن انبعاث الضوء من مستويات الإلكترون المركزية، وانبعاث الضوء من مستويات التكافؤ، وانبعاث إلكترون الجسم بسبب إثارة الأشعة السينية. يوضح الشكل أدناه نمط التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية للسطح الفضي، حيث تظهر قمم مستويات الطاقة المركزية على شكل s3 وp3 وd3. تظهر قمم مستوى السعة على أنها d4 وتظهر قمم Auger على أنها MNN. تعتبر قمم الإلكترونات الضوئية لمستويات الطاقة المركزية هي القمم الرئيسية المستخدمة لتحليل العناصر. قمم التكافؤ هي تلك ذات طاقة الارتباط المنخفضة (0 إلى 20 فولت) وتستخدم في الغالب لدراسة البنية الإلكترونية للمواد. تعتبر قمم أوجيه، التي تنتجها عملية أوجيه المحفزة بالأشعة السينية، مفيدة أيضًا في التحليل الكيميائي .

الشكل 1: نمط التحليل الطيفي للإلكترون الضوئي للأشعة السينية من الفضة محفز بـ MgKα مع طاقة تمرير تبلغ 100 إلكترون فولت.

يعد التحليل الطيفي الإلكتروني الضوئي للأشعة السينية والتحليل الطيفي الإلكتروني أوجيه من الأدوات القوية للتحليل الكيميائي السطحي. يمكن لهذه الطرق تحديد العناصر الكيميائية في الطبقة الداخلية على بعد عدة نانومترات من السطح. النقطة المهمة هي أن مواضع الذروة للعناصر في التحليل الطيفي الإلكتروني الضوئي للأشعة السينية ومطياف الإلكترون أوجيه حساسة لموقعها الكيميائي (الرابطة الكيميائية مع العناصر الأخرى). على سبيل المثال، تختلف مواقع ذروة الكربون في _2CO والهيدروكربونات المشبعة عن بعضها البعض. توفر هذه الظاهرة، المعروفة باسم التحول الكيميائي في التحليل الطيفي الإلكتروني الضوئي للأشعة السينية والتحليل الطيفي الإلكتروني أوجيه، معلومات إضافية للتحليل الكيميائي. يمكن أيضًا أن ينتج التحليل الطيفي الإلكتروني الضوئي للأشعة السينية والتحليل الطيفي الإلكتروني أوجيه صورًا لعمق الطبقة السطحية للمواد السائبة ويكشف عن التوزيعات المكانية للعناصر المختلفة على سطح المواد السائبة.

التحليل النوعي   

تحديد قمم الأطياف هو المهمة الرئيسية للتحليل النوعي. على سبيل المثال، يمكننا استخدام البيانات الموجودة في الشكل 9-8 لتحديد قمم أنماط التحليل الطيفي الإلكتروني لأوجيه. تعتبر طاقة الربط للعناصر في مستويات الطاقة المركزية المصدر الرئيسي لتحديد قمم أطياف التحليل الطيفي الضوئي للأشعة السينية. يعد تحديد الذروة مهمًا جدًا في التحليل الطيفي الضوئي للأشعة السينية. بالإضافة إلى خصائص الطيف التي تمت مناقشتها في القسم السابق، هناك عوامل أخرى مثل التحول الكيميائي والشحن السطحي تؤدي إلى تعقيد تحديد الذروة.

تحديد البريد السريع

من السهل تحديد القمم في أنماط التحليل الطيفي الإلكتروني لـ Auger. يتم تحديد القمم في نمط التحليل الطيفي الإلكتروني أوجيه من خلال مقارنة القمم ذات الخبرة مع قمم المؤشر المدرجة في الكتب المرجعية أو قواعد بيانات الكمبيوتر. لكن تحديد القمم في أطياف التحليل الطيفي الكهروضوئي للأشعة السينية أكثر تعقيدًا، لأن قمم أوجيه قد تكون موجودة أيضًا. عادة، يتم استخدام مصدرين مختلفين للأشعة السينية لتمييز قمة أوجيه عن قمم الإلكترون الضوئي. تُظهر قمة أوجيه الطاقة الحركية لإلكترون أوجيه، والتي تتغير مع طاقة الأشعة السينية الأولية. ولذلك، فإن ذروة أوجيه في طاقة الارتباط الظاهرة في نموذج التحليل الطيفي الكهروضوئي للأشعة السينية يتم إزاحتها عن طريق تغيير مصدر الأشعة السينية. على سبيل المثال، عن طريق تغيير الإشعاع من MgKα (1253.6 eN) إلى AlKα (1486.6 eN)، تتحول ذروة Auger في طيف التحليل الطيفي الإلكتروني الضوئي للأشعة السينية بمقدار 233 eN.