単色X線光電子分光分析装置(SSX-100) ｜東京都市大学機器分析利用サービス

Service List単色X線光電子分光分析装置(SSX-100)

原理及び特徴

物質にＸ線を照射すると、その表面から光やＸ線や電子が放出されます。Ｘ線光電子分光法はＸ線照射により放出される電子（光電子）を検出して、主に固体表面にある元素の種類、原子の結合状態を測定する、いわゆる表面分析です。簡単な原理図を図4-1に示します。

物質表面にエネルギ－hνの光子（Ｘ線）を照射し、放出した光電子の運動エネルギーをＥkとすると、その軌道電子の結合エネルギー（束縛エネルギ－）Ｅbとの間には、

Ｅb＝hν－Ｅk－ΦSP　（ΦSP:スペクトロメーターの仕事関数）

の関係が成り立ちます。そこで、hνが一定の特性Ｘ線を照射すれば、放出電子のＥkを測定することにより電子のＥbが間接的に求められます。理論的には全元素が分析可能ですが、感度などの点で現実には水素元素のスペクトルは検出されません。

最小検出感度は他の分析機器に比べて良くありません。しかしＸＰＳの特徴は表面の数原子層が分析可能なことと、結合状態の変化によるスペクトルのシフト（ケミカルシフト）から原子間の結合状態を知ることができることです。図4-2はケミカルシフトの例であり、炭素Ｃと他の原子の結合状態が変化することによって、Ｃ1sのピーク位置にシフトが認められます。ところが、絶縁物の場合は、帯電によるスペクトルのシフトが起こり、さらに元素によってはＸ線によるオ－ジェピ－クが混在するので、スペクトルの解析には、かなりの基礎データと経験による総合的な判断が必要です。

照射Ｘ線には、単色化してないノンモノクロ光源（Ｍg Ｋα１，２，Ａl Ｋα１，２）、あるいは単色化したモノクロ光源（Ａl Ｋα１）を使います。一般にモノクロ光源を使用した装置は白色Ｘ線によるノイズや他の特性Ｘ線による重なりが少ないため、スペクトル分解能や検出限界も良くなります。また、モノクロ光源はＸ線を細く絞ることができ、微小領域(150μm)の分析も可能となります。