纳米材料分析方法大全

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隧道扫描电镜SEMTEM

振动光谱技术

纳米材料的颗粒度分析AFM

俄歇电子能谱电子能谱电子能谱是探测样品在入射粒子作用下发射出来的电子，分析这些电子所带有的信息（例如能量、强度、角分布等），从而了解样品的组成及原子和分子电子结构的一门科学。用光束激发样品的过程可以表示为：式中M为中性分子或原子，M+*为处于激发态的离子，hν为入射光子，e-为射出的光电子。电子能谱

测试的基本过程由光源（X射线管、真空紫外灯或同步辐射源）产生的单能光束照射样品，使原子（或分子）（M）中的电子（hν）受激而发射出来；再用能量分析器测量这些电子e-的能量分布；得到以被测电子的动能（或结合能）为横坐标，以电子计数率为纵坐标的电子能谱图；分析能谱，就能得到样品中原子或分子的有关信息。电子能谱分类根据激发源的不同，可分为：（真空）紫外光电子能谱（UPS）外壳层光电子能谱（PESOS）分子光电子能谱（MPS）X射线光电子能谱（XPS）化学分析光电子能谱（ESCA）内壳层光电子能谱（PESIS）电子能谱分类俄歇电子能谱（AES）电子碰撞能谱（EIS）电子碰撞能力损失谱（ELS）彭宁电离能谱（PIS）自由离电子能谱离子中和能谱电子能谱仪三部分：电子的产生电子的能量分析电子的探测三部分都必须在高真空条件工作。电子能谱仪—原理由光源产生的特征X射线进入样品室照射到样品上，样品原子或分子中的电子被电离而射出。样品表面发射的电子进入能量分析器按能量高低被“色散”开，相同能量的电子被聚焦到分析器出口狭缝由检测器接收。检测器输出的脉冲信号经放大输入记录控制系统，最后输送到X-Y记录仪Y轴驱动器上。对电子能量的扫描，由连续地或步进地控制分析器电压的变化来实现。此扫描电压同时输送到X-Y记录仪X轴驱动器上。在X-Y记录仪上就得到Y轴表示强度，X轴表示能量的电子能谱图。电子能谱仪—原理电子能谱仪-主要部件激发电子的光源分析电子能量的分析器检测电子的检测器真空系统电子能谱仪——光源通常采用的激发源有三种：X射线源真空紫外灯电子枪最理想的光源应该是一个能量连续可调的、强度高、单色性好的光源。同步辐射加速器产生的同步辐射：强度高、光子能量和波长连续可调、角分布好，是偏振光电子能谱仪——光源电子能谱常用光源电子能谱仪-X射线源X射线的产生X射线源主要由灯丝和阳极靶构成在灯丝和阳极靶之间加一个栅极使电子束偏转聚焦。X射线源的结构X射线源中的灯丝、阳极靶的大小和形状以及它们的相对位置有各种不同的设计、安排。环形阳极结构形式有助于提高谱仪的灵敏度。电子能谱仪-X射线源X射线单色化使用弯曲晶体，使来自X射线源的光线产生衍射和“聚焦”。只有满足布拉格衍射定律的那些X射线才能被发射并聚焦在样品表面上。单色化后不仅能降低谱线宽度和提高分辨率，而且还能滤掉X射线的伴线（如Kα1）和韧致辐射（即X射线连续谱）。单色化可以大大减少伴峰的干扰、降低本底、改善信噪比。电子能谱仪-X射线源电子能谱仪—电子能量分析器测量电子能量分布的一种装置。作用是探测样品发射出来的不同能量电子的相对强度。从原理上可以分为：空间色散型和减速电位型。按几何结构形式可分为：半球形分析器和筒镜分析器。两个同心半球面组成，外球面加负电位，内球面加正电位。电通道电子倍增器和多通道检测器。多通道检测器是由多个微型单通道电子倍增器组合在一起而制成的一种大面积检测器，也称位敏检测器或多阵列检测器。电子能谱仪—检测器电子能谱仪-灵敏度和分辨率评价一台谱仪性能好坏，主要从谱仪的分辨率、灵敏度、稳定性和多用性等方面来考虑。对于任何一台能谱仪来说，上述性能指标总是相互制约的。例如，分辨率的提高通常伴随着灵敏度的下降，反过来也一样。电子能谱仪-分辨率（R）由下述因素决定：激发射线的固有宽度发射光电子的能级本征宽度电子能量分析器的分辨本领分辨率有绝对分辨率和相对分辨率两种表示方法。绝对分辨率指光电子谱峰的半宽度，即峰高一半处的宽度。相对分辨率为：灵敏度（s）即谱峰的强度，通常用每秒的脉冲数来表示。谱仪的稳定性是指谱峰位置的重现性及半峰宽和峰面的重现性。电子能谱仪X射线光电子能谱：

X-RayPhotoelectronSpectroscopy；XPS

原

理-光电效应X射线光子的能量在1000～1500ev之间，不仅可使分子的价电子电离而且也可以把内层电子激发出来，内层电子的能级受分子环境的影响很小。同一原子的内层电子结合能在不同分子中相差很小，故它是特征的。

光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进行分析的实验技术称为光电子能谱。X射线光电子能谱：2.TheK.E.oftheemittedelectronsisdependenton:IncidentenergyInstrumentworkfunctionElementbindingenergy3.X射线光电子能谱图：

将分子中的电离能或电子结合能的负值作为横坐标，单位时间内发射出的光电子数作为纵坐标，所得图谱称为光电子能谱。X射线光电子能谱：4.能量定标调节定标电位器，使加在分析器上的电压和能量读数之间的比例系数为一。通过观测某些样品的Fermi能级可用来校正结合能零点。常用的定标方法：利用已知结合能的差值利用已知能量的两个光子校正结合能零点法X射线光电子能谱：4.能量定标—能量零点对于导电的固体样品，其结合能的能量零点是其Fermi能级。在实际的工作中，是选择在Fermi能级附近有很高状态密度的纯金属作为标样。在高分辨率状态下，采集XPS谱，则在EBF=0处将出现一个急剧向上弯曲的谱峰拐点，这便是谱仪的坐标零点。作为结合能零点校准的标准试样，Ni,Pt,Pd是比较合适的材料。X射线光电子能谱：5.电子能级原子中单个电子的运动状态可以用量子数n，l，ml，ms来描述。n为主量子数，每个电子的能量主要（并非完全）取决于主量子数，n越大，能量越高。在一个原子内，具有相同n值的电子处于相同的电子壳层。l为角量子数，它决定电子云的几何形状，不同的l值将原子内的电子壳层分为几个亚层，即能级。ml为磁量子数，它决定电子云在空间伸展的方向（即取向）ms为自旋量子数，它表示电子绕其自身轴得旋转取向。+1/2或-1/2X射线光电子能谱：6.化学位移指原子的内层电子结合能随原子周围化学环境变化的现象。X射线光电子能谱：三氟化乙酸乙脂中四个不同C原子的C1s谱线。

6.化学位移——起因及规律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。X射线光电子能谱：6.化学位移——同电荷分布的关系与氧化数的关系化学位移随氧化态增加而增加。在某些离子型化合物中两者还存在较好的线性关系。与电负性的关系电负性指分子内原子吸引电子的能力。电负性的大小与原子的电子密度相关。用电负性计算得到的电荷分布与化学位移之间的关系比较简单、直观但不够精确。X射线光电子能谱：7.伴线在XPS谱图中，伴线的来源主要有六类：振离（shake-off）振激（shake-up）能量损失（Energyloss）X射线伴线（X-raysatellites）多重分裂（Multiplexsplitting）俄歇电子（Augerelectron）X射线光电子能谱：7.伴线振离是一种多重电离过程（亦称作单极电离）。当原子的一个内层电子被X射线光电离而发射时，由于原子的有效电荷的突然变化，导致一个外层电子激发到连续区。其结果是在谱图主峰的低动能端出现平滑的连续谱。而连续谱的高动能端又有一陡限，此限同主峰之间的能量差等于带有一个内层空穴离子基态的电离电位。X射线光电子能谱：7.伴线振激当原子的一个内层电子被X射线光电离而发射时，由于原子的有效电荷的突然变化，导致一个外层电子跃迁到激发的束缚态。外层电子的跃迁导致发射光电子动能减少。其结果是在谱图主峰的低动能一边出现分立（不连续）的伴峰。伴峰同主峰之间的能量差等于带有一个内层空穴的离子的基态同它的激发态之间的能量差。过渡金属化合物和有共轭π电子体系的化学物，一般都能观察到较强的振激峰。X射线光电子能谱：7.伴线能量损失谱线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。特征能量损失的大小同所分析的样品有关，其能量损失峰的强度取决于样品的特性和穿过样品的电子动能。在气相中，能量损失谱线是以分立峰的形式出现，其强度与样品气体分压有关；金属，通常在光电子主峰的低动能端5-20eV处可观察到主要损失峰；半导体，通常看到的是一个拖着长尾巴的拖尾峰。X射线光电子能谱：7.伴线X射线伴线产生的伴峰通常使用Mg，AlX射线源激发样品在特征X射线中，除了Kα1主线外还包含有其他KX射线伴线，它们是由多重电离原子内的类似跃迁和从M壳层到1s跃迁产生的。X射线光电子能谱：7.伴线多重分裂一般发生在基态有未成对电子的原子中。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，所以在这些元素的XPS能谱图中往往出现多重分裂。X射线光电子能谱：7.伴线Auger谱线多重分裂在XPS中，可以观察到KLL，LMM，MNN和NOO四个系列的Auger线。因为Auger电子的动能是固定的，而X射线光电子的结合能是固定的，因此，可以通过改变激发源(如Al/Mg双阳极X射线源)的方法，观察峰位的变化与否而识别Auger电子峰和X射线光电子峰。X射线光电子能谱：8.伴峰的鉴别XPS谱图与IR，NMR等相比，比较直观、简单、容易识别，但是要正确识别谱图，仍必须根据各谱峰的位置、形状、强度以及谱峰之间的能量间距等来判断各谱峰是哪种过程产生的，是属于哪一类谱线。光电子峰：最强光电子峰（主峰）一般比较对称，半宽度最窄。纯金属样品的谱峰为非对称。绝缘体的半峰宽比导体样品的半峰宽约宽0.5eV。X射线光电子能谱：8.伴峰的鉴别俄歇电子峰：XPS谱图中俄歇电子峰有两个特征：俄歇电子的能量同激发源能量无关；俄歇峰是以谱线群的形式出现，从谱图中很容易识别。振激和振离峰振离峰以平滑的连续谱形式出现在光电子主峰的低动能一边，连续谱的高动能端有一陡限。振激峰也是出现在光电子主峰的低动能端，通常比光电子主峰的结合能高几个电子伏特。一条主要光电子谱线可能有几条振激伴线。X射线光电子能谱：8.伴峰的鉴别光电子能量损失峰气体样品，可通过降低样品分压来消减特征能量损失峰。绝缘体中能量损失峰通常较弱，有些材料可以在主峰的高结合能端观察到一个弱的拖尾峰。金属中，可以观察到等离子激元损失谱。光电子能量损失峰随入射电子能量的改变而与主峰一起移动，这是判断能量损失峰的主要依据之一。X射线光电子能谱：《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见2009年2月面向全国公开征求意见。第五阶段：征求意见的处理与形成送审稿。在征求意见的处理阶段再次征求了相关专家的意见。六、标准的内容依据1.《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》;2.《化妆品卫生规范》;3.美国21CFR；4.相关领域国家标准如：GB5296.3-2008消费品使用说明化妆品通用标签，GB/T14666-2003分析化学术语等；5.国内外化妆品的相关文献，如《化妆品监督管理及安全性评价》等。七、标准的结构和主要内容（一）结构：1.范围2.一般术语3.毒理学试验方法术语4.卫生化学检验方法术语5.微生物检验方法术语6.人体安全性和功效性评价术语7.常用原料术语8.缩写9.中英文索引（二）主要内容：1).一般术语39条涉及化妆品的基本定义、化妆品生产和监督管理中出现频率较高的术语。2).毒理学试验方法术语40条