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先進材料表征方法

 

X射線能譜分析(EDS)聚焦離子束分析(FIB)俄歇電子能譜分析(AES)X射線光電子能譜分析(XPS)
動態二次離子質譜分析(D-SIMS)飛行時間二次離子質譜分析(TOF-SIMS)

 

表面元素分析

 

五十路

X射線光電子能譜技術(X-ray photoelectron spectroscopy,簡稱XPS)是壹種表面分析方法, 使用X射線去輻射樣品,使原子或分子的內層電子或價電子受激發射出來,被光子激發出來的電子稱為光電子,可以測量光電子的能量和數量,從而獲得待測物組成。XPS主要應用是測定電子的結合能來鑒定樣品表面的化學性質及組成的分析,其特點在光電子來自表面10nm以內,僅帶出表面的化學信息,具有分析區域小、分析深度淺和不破壞樣品的特點,廣泛應用於金屬、無機材料、催化劑、聚合物、塗層材料礦石等各種材料的研究,以及腐蝕、摩擦、潤滑、粘接、催化、包覆、氧化等過程的研究。

 

2. X射線光電子能譜分析(XPS)可為客戶解決的產品質量問題

(1)當產品表面存在微小的異物,而常規的成分測試方法無法準確對異物進行定性定量分析,可選擇XPS進行分析,XPS能分析≥10μm直徑的異物成分以及元素價態,從而確定異物的化學態,對失效機理研究提供準確的數據。

(2)當產品表面膜層太薄,無法使用常規測試進行厚度測量,可選擇XPS進行分析,利用XPS的深度濺射功能測試≥20nm膜厚厚度。

(3)當產品表面有多層薄膜,需測量各層膜厚及成分,利用D-SIMS能準確測定各層薄膜厚度及組成成分。

(4)當產品的表面存在同種元素多種價態的物質,常規測試方法不能區分元素各種價態所含的比例,可考慮XPS價態分析,分析出元素各種價態所含的比例。

 

3. X射線光電子能譜分析(XPS)註意事項

(1)樣品最大規格尺寸為1×1×0.5cm,當樣品尺寸過大需切割取樣。

(2)取樣的時候避免手和取樣工具接觸到需要測試的位置,取下樣品後使用真空包裝或其他能隔離外界環境的包裝, 避免外來汙染影響分析結果。

(3)XPS測試的樣品可噴薄金(不大於1nm),可以測試弱導電性的樣品,但絕緣的樣品不能測試。

(4)XPS元素分析範圍Li-U,只能測試無機物質,不能測試有機物物質,檢出限0.1%。

 

4.應用實例

樣品信息:客戶端發現PCB板上金片表面被汙染,對汙染區域進行分析,確定汙染物類型。

測試結果譜圖:

 

X射線光電子能譜分析X射線光電子能譜分析

 

結論:表面直接分析發現腐蝕性元素S,往心部濺射10nm深度後未發現S,說明表面汙染物為含硫類物質。

 

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