X射线衍射和电子衍射.ppt

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1、Xian Jiaotong University前言前言 晶体的晶体的概概念念红宝石单晶红宝石单晶晶面角守恒定律1669年丹麦学者斯泰诺（N. Steno） Xian Jiaotong University一、一、X X射线物理基础射线物理基础（一）（一）X X 射线的发现射线的发现 1895年11月8日，德国物理学家伦琴在研究真空管的高压放电时，偶然发现镀有氰亚铂酸钡的硬纸板会发出荧光。 进一步研究发现，虽然肉眼不能观察到，但可使照相底片感光、荧光板发光和使气体电离；能透过可见光不能透过的物体；沿直线传播，在电场与磁场中不偏转，在通过普通光栅亦不引起衍射；这种射线对生物有很厉害的生理作用。由

2、于，当时对这种射线不了解，故称之为X射线。后来也称伦琴射线。伦琴发现，不同物质对X射线的穿透能力是不同的。他用X射线拍了一张其夫人手的照片。很快，X射线发现仅半年时间就在医学上得到了应用。 Xian Jiaotong University 18961896年，伦琴将他的发现和初步的研究结果发表在英国的年，伦琴将他的发现和初步的研究结果发表在英国的NatureNature杂志上。杂志上。 19011901年，诺贝尔奖第一次颁发，伦琴因年，诺贝尔奖第一次颁发，伦琴因X X射线的发现而获得射线的发现而获得第一个诺贝尔物理学奖。第一个诺贝尔物理学奖。 Xian Jiaotong University（

3、二）（二）X X 射线的本质射线的本质 对X射线本质的争论：粒子流？电磁波？认为X射线是物质粒子流的科学家中有W. H. 布拉格。他的儿子W. L. 布拉格 则对X射线的波动性进行的研究，并给出了著名的布拉格方程。两人同获1915年诺贝尔物理学奖。 2dsin = n布喇格 W.L.劳伦斯布拉格 Xian Jiaotong University物理物理依托学科依托学科究基地究基地X X射线衍射射线衍射 对X射线波动性最完美的研究是德国物理学家劳厄（Laue）。1912年，劳厄是德国慕尼黑大学非正式聘请的教授。一天著名物理学家索末菲的一名研究生厄瓦耳向他请教关于光在晶体中散射的数学分析问题。在讨

4、论中劳厄想到了一个问题，就问厄瓦耳，如波长比晶体中原子的间距比小，会发生什么情形？厄瓦耳说，他的公式应当包括这种情形，并将公式抄了一份给劳厄。讨论时，劳厄若有所思 Xian Jiaotong University物理物理依托学科依托学科究基地究基地 爱因期坦称，劳厄的实验“ 物理学最美的实验”。它一箭双雕地解决了X射线的波动性和晶体的结构的周期性。 Xian Jiaotong University物理物理依托学科依托学科（三）（三）X X射线的产生射线的产生Xian Jiaotong University（四）相干散射和非相干散射（四）相干散射和非相干散射 1）相干散射（经典散射）当X射线与原

5、子中束缚较紧的电子（如内层电子）作用时，电子无法脱离所在的能级,但可以产生受迫振动。每个受迫振动的电子便成为一个新的电磁波源，向四周辐射与入射X射线的频率（波长）相同，电磁波。 A、与物质原子中束缚较紧的电子作用。B、散射波随入射X射线的方向改变了，但频率（波长）相同。C、各散射波之间符合振动方向相同、频率相同、位相差恒定的干涉条件，可产生干涉作用。X射线与物质作用时射线与物质作用时Xian Jiaotong University物理物理依托学科依托学科究基地究基地2）非相干散射（量子散射） 当X射线与束缚较小的外层电子或自由电子作用时，X射线光子将一部分能量传给电子，使之脱离原有的原子而成为

6、反冲电子。同时光子本身也改变了传播方向，发生散射，且能量减小，即散射X射线的波长变长了。=0.0024(1-cos2) 康普顿康普顿-吴有训吴有训Xian Jiaotong University物理物理究基地究基地（五）（五）X X射线与物质相互作用射线与物质相互作用光电效应：光电子发射荧光效应俄歇电子Xian Jiaotong University物理物理X射线衍射仪射线衍射仪理学D/max 2000自动X射线仪Xian Jiaotong University物理物理X射线衍射仪射线衍射仪X射线衍射仪的心脏测角仪卧式测角仪Xian Jiaotong UniversityX射线衍射仪的心脏测角

7、仪立式测角仪Xian Jiaotong University二、二、X X射线的方向与强度射线的方向与强度X射线的衍射方向布拉格方程2dsin= n产生衍射的极限条件：波长：sin= 1 ；2d三线共面sin)( 2ndhklsin2HKLd把 的（hkl）晶面的n级反射看成是与(hkl)晶面平行，晶面间距为 的（HKL）晶面的1级反射hkldnddhklHKLasin -a0sin0 =Hbsin -b0sin 0 =Kcsin -c0sin 0 =L劳埃方程Xian Jiaotong UniversityX-rayX-ray衍射线束的强度衍射线束的强度l绝对强度：单位时间内单位面积通过的能

8、量。l相对强度：同一衍射图像中各衍射线强度的比值。ov1N )()(3222234240AePFvVRcmeIIMHKLo|F|2 结构因子；P多重性因子；e2M 温度因子； 角因子 A() 吸收因子)(lMVePFNI2)(222Xian Jiaotong University结构因子结构因子 FHKLebHKLAAF幅一个电子的相干散射振干散射振幅一个晶胞全部原子的相n1jn1j2jjjj2jjjj2lzky(hxsin2flzky(hxcos2fF|jjjzyx、原子在晶胞中的位置 l)kh (、晶面指数 简单立方：全衍射；体心立方：偶数晶面；面心立方：全奇全偶简单立方：全衍射；体心立方

9、：偶数晶面；面心立方：全奇全偶Xian Jiaotong University三、三、X射线应用射线应用点阵常数标定点阵常数标定 图为激光熔区和非激光处理区的高角度X射线衍射谱A1的三个高角度晶面(331)，(420)和(422)，激光处理使衍射峰宽度明显增大，说明激光处理后组织镶嵌块大幅度细化激光扫描后，Si晶体的两个衍射峰(531)，(620)消失，这是因为Si晶体的极大细化，使衍射峰变得很宽，而最终被背底所淹没 通过上面三个衍射峰的计算，激光熔区中的平均面间距为008854 nm，平均点阵常数为040435 nm，而基体中A1的面间距为008867 nm，平均点阵常数为040481 nm

10、由于Si原子比Al原子半径小217，所以点阵常数的减小也说明了激光熔凝处理使A1中固溶的Si原子量增大ZL102激光处理对点阵常数的影响激光处理对点阵常数的影响Xian Jiaotong UniversitySample No.123Matrix region wt %Laser region wt% 1.343.661.565.311.515.88Xian Jiaotong University三、三、X射线应用射线应用点阵常数标定点阵常数标定点阵常数标定点阵常数标定Xian Jiaotong University“物相物相”是指原子（包括离子、原是指原子（包括离子、原子集团和分子）按一定结

11、构规律组子集团和分子）按一定结构规律组成的具有一定形态的物质。成的具有一定形态的物质。 物相分析的任务物相分析的任务是确定出待测试是确定出待测试样是由那些物相组成及其含量是多样是由那些物相组成及其含量是多少。少。 应该注意：应该注意：物相分析不是成分分物相分析不是成分分析，是相分析。析，是相分析。定性物相分析定性物相分析晶体具有特定的衍射花样晶体具有特定的衍射花样 任何晶体物质都具有特定任何晶体物质都具有特定的结构参数的结构参数（包括晶体结构（包括晶体结构类型、晶胞大小、晶粒中原类型、晶胞大小、晶粒中原子、离子或分子数目的多少子、离子或分子数目的多少及它们所在位置等），在给及它们所在位置等），

12、在给定波长的定波长的X射线辐射下，射线辐射下，显显示出该物质所特有的多晶体示出该物质所特有的多晶体衍射花样衍射花样（包括衍射线条的（包括衍射线条的位置和强度），因此多晶体位置和强度），因此多晶体衍射花样就成为晶体物质的衍射花样就成为晶体物质的特有花样，它表明了该物质特有花样，它表明了该物质各元素的化学结合状态。各元素的化学结合状态。如果事先对所有的单相物质，如果事先对所有的单相物质，分别测出它们的一系列分别测出它们的一系列d值和相值和相对强度值，则以后就可以拿来对强度值，则以后就可以拿来与混合物的衍射花样与混合物的衍射花样d值和相对值和相对强度值相比较强度值相比较三、三、X射线应用射线应用物相

13、分析物相分析Xian Jiaotong University三、三、X射线应用射线应用物相分析物相分析Fig. 6. X-ray diffraction of the annealed Mg65Cu 25Nd10 melt-spun samples with 20 K/min at 398 K (a), 443 K (b), 483 K (c), 523 K (d) and608 K (e).MgCuNd 非晶合金的晶化非晶合金的晶化Xian Jiaotong University三、三、X射线应用射线应用物相分析物相分析FeNi3纳米颗粒的液相合成纳米颗粒的液相合成Fig. 1. X-ray

14、 diffraction patterns of resultant powders synthesized by hydrazinereduction with different Fe2+/Ni2+ ratios in the starting solution: (a) 100:0 (noNi2+); (b) 80:20; (c) 60:40; (d) 50:50; (e) 40:60; (f) 25:75.Xian Jiaotong University三、三、X射线应用射线应用物相分析物相分析利用利用X衍射比较非晶无序化程度衍射比较非晶无序化程度样品Tg（）Tx（）Tx（）(Mg60

15、Ni25)95Nd5179.6199.820.2(Mg60Ni25)90Nd10180.7213.933.2Mg60Ni25Nd15190.9235.144.2布拉格公式：2dsin= n左移表示晶面间距的增大。准布拉格公式： 2dsin= 1.23非晶峰对应的是乡里分子或原子间的平均距离，半高宽对应的是非晶的短程有序范围。DSC 分析结果分析结果Xian Jiaotong UniversitylMVePFNI2)(222ljMijVePFNI2)(222ljijVRI强度因子：质量分数 xj mjjijxRI三、三、X射线应用射线应用物相分析物相分析物相定量分析物相定量分析Xian Jiao

16、tong University内标法内标法设ws为内标物重量，w复合试样总重量，内标物质量分数wwxssjsjxxx)1 (加内标物后待测相衍射强度：内标相衍射强度：mjjijijxRImssksksxRIsjjsksijksijxxRRII代入jxksijksijsssjijksjIIKIIxxRRx1ksijIIjx三、三、X射线应用射线应用物相分析物相分析Xian Jiaotong UniversityX X射线衍射物相定量分析内标法标准曲线库的建立 吴建鹏等对无机非金属材料常用的SiO2 (石英)、Al2O3 (刚玉)、Cr2O3、Fe2O3、TiO2等9种组分用XRD采用内标法进行物

17、相定量分析时的标准曲线。ksijjIIKxXian Jiaotong University激光熔覆原位合成TiC/Al表面复合材料Fig. 3 A sketch of coating ahead of laser beam interrupted suddenlySubstrate materialMoving direction of the sampleInterrupt position of laser beamZone ITiCp/Al compositedistribution region of TiC particlesUneven distribution region of

18、 TiC particlesZone IITransition product Zone IIIOriginal powder3Al+TiAl3Ti Al3Ti+CTiC+3Al Al-Ti-C: Ti + C TiCXian Jiaotong University谢乐方程谢乐方程 Scherrers equationLcosK（弧度）条件：无应力晶粒尺寸10-410-6mm强调： 真实曲线 b 工具曲线 B 仪测曲线微晶尺寸方程的修正：（设工具曲线为钟罩函数）高斯函数： （晶粒尺寸均匀，曲线圆滑过渡）柯西函数： = B - b （曲线宽底尖峰）22xke22bB)xk1(122三、三、X射线

19、应用射线应用微晶粒尺寸微晶粒尺寸BbXian Jiaotong University不同温度下氢气还原Co/SiO2纳米复合颗粒的XRD图谱（SiO2含量为8wt%) fcc-Co纳米颗粒的尺寸随还原温度的变化 3nm 8wt% SiO2, 2小时 Co/SiO2纳米颗粒TEM形貌 Co/SiO2核壳结构纳米复合颗粒尺寸核壳结构纳米复合颗粒尺寸Xian Jiaotong UniversitySiO2含量条件下经560还原2小时所得的Co/SiO2纳米复合粉体 (a) 5wt% SiO2(b)8wt% SiO2 （560， 2h）; (a) 5 wt% SiO2, (b) 8 wt% SiO2,

20、 (c) 12 wt% SiO2, (d) 16 wt% SiO2, (e) 20 wt% SiO2.Xian Jiaotong University N2H4H2O/FeNi3不同的条件下还原产物的XRD结果(a) 4:1, (b) 8:1, (c) 16:1, (d) 24:1, (e) 32:1, (f) 40:1 N2H4H2O/FeNi3=8:1 不同N2H4H2O/FeNi3比条件下所得FeNi3合金颗粒Xian Jiaotong UniversityFeNi3/SiO2纳米复合颗粒 XRD计算FeNi3纳米颗粒的尺寸在14nm左右，比实际看起来大得多，为什么？ Xian Jiao

21、tong University残余应力测定残余应力测定应力分析应力分析原理原理广义虎广义虎克定律克定律)ddd(EE)(00n321平面应力)(EE3211)(EE3122)(EE1233弹性力学原理弹性力学原理323222121323222121aaaaaaXian Jiaotong University残余应力测定残余应力测定0000ddddddn3sinE1ddd20n)ddd()sin(1Enn2Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University372009.3 电子显微分析电子显微分析Xian Jiaotong University四、电

22、子衍射基础四、电子衍射基础三种组织分析手段的比较0.111010010001000010.10.010.0010.000110 10100100010000100000100000010000000观观察察倍率倍率透射电子透射电子显显微微镜镜扫扫描描电电子子显显微微镜镜光学光学显显微微镜镜分辨率分辨率Xian Jiaotong UniversityNi-Cr合金的铸造组织 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University21L1L1f1Xian Jia

23、otong University分辨率分辨率光学显微镜光学显微镜Airy斑斑 00087nm. 0 0037nm. 02emVh电子显微镜电子显微镜像差像差=Airy斑斑Xian Jiaotong University像差？像差？Xian Jiaotong University电子衍射电子衍射2dsin = n Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityd = K / RXian Jiaotong University单晶电子衍射谱的标定单晶电子衍射谱的标定目的：l确定各衍射斑点的相应晶面指数，并标识之；l确定衍射花样所属晶带轴指数；l确定

24、样品的点阵类型、物相及位向标定晶体结构时标定晶体结构时 根据面间距和面夹角的尝试校核法Xian Jiaotong University尝试尝试- -核算（校核）法核算（校核）法 1) 测量靠近中心斑点的几个衍射斑点至中心斑点距离R1，R2，R3，R4 求出相应的晶面间距d1，d2，d3，d4 2) 根据衍射基本公式3）根据d值定出相应的晶面族指数hkl 4）测定各衍射斑点之间的夹角。5) 假定离开中心斑点最近斑点的指数。6） 决定第二个斑点的指数，并以夹角校核。 7)决定了两个斑点后，其它斑点可以根据矢量运算求得。8) 根据晶带定律求零层倒易截面的法线方向，即晶带轴的指数u v w。Xian

25、Jiaotong University(111)(220)AlSi(331)110=170112ZL102激光处理激光处理Xian Jiaotong University(200)(331)(131)(131)013 TiCXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityl透射电子显微分析透射电子显微分析电子显微成像衬度电子显微成像衬度像衬度像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。是图像上不同区域间明暗程度的差别。 透射电镜的像衬度来源于样品对入射电子束的散射透射电镜的像衬度来源于样品对入射电子束的散射。可分：。可分： 质厚衬度质厚衬度 ：非晶样

26、品衬度的主要来源：非晶样品衬度的主要来源振幅衬度振幅衬度 衍射衬度衍射衬度 ：晶体样品衬度的主要来源：晶体样品衬度的主要来源相位衬度相位衬度 如透射束与衍射束可重新组合，保持它们的振幅和位相，则可直接如透射束与衍射束可重新组合，保持它们的振幅和位相，则可直接得到产生衍射的那些晶面的晶格象，或者一个个原子的晶体结构象。得到产生衍射的那些晶面的晶格象，或者一个个原子的晶体结构象。仅适于很薄的晶体试样仅适于很薄的晶体试样(100)。Xian Jiaotong University质厚衬度成像光路图质厚衬度成像光路图 衍射衬度成像光路图衍射衬度成像光路图 只有晶体试只有晶体试样形成的衍衬像样形成的衍衬

27、像才存明场像与暗才存明场像与暗场像之分场像之分 它不是表面它不是表面形貌的直观反形貌的直观反映，是入射电映，是入射电子束与晶体试子束与晶体试样之间相互作样之间相互作用后的反映。用后的反映。Xian Jiaotong University透射电子显微形貌透射电子显微形貌Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityNdMg2Ni9 (107)NdMg2Ni9 (220)Mg2Ni (206)NdMg2Ni9 (116)Fig.4. HRTEM imag

28、e and electron diffraction pattern of amorphous sample (Mg60Ni25)90Nd10 charged/discharged for six cycles.Xian Jiaotong University高分辨电子显微分析高分辨电子显微分析Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University扫描电子显微镜扫描电子显微镜Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Univ

29、ersityl扫描电子显微分析衬度扫描电子显微分析衬度表面形貌衬度表面形貌衬度二次电子像衬度的特点：二次电子像衬度的特点：（1）分辨率高）分辨率高（2）景深大，立体感强）景深大，立体感强（3）主要反应形貌衬度。）主要反应形貌衬度。最大用处：观察断口形貌，也可用作抛最大用处：观察断口形貌，也可用作抛光腐蚀后的金像表面及烧结样品的自然光腐蚀后的金像表面及烧结样品的自然表面分析表面分析Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University氧化铝结晶氧化铝结晶Xian Jiaotong University青青徽

30、徽菌外菌外观观Xian Jiaotong Universityl电子探针电子探针X X射线显微分析仪简称电子探针射线显微分析仪简称电子探针(EPA(EPA或或EPMA)EPMA)：波谱仪：波谱仪( (波波长色散谱仪，长色散谱仪，WDS)WDS)与能谱仪与能谱仪( (能量色散谱仪，能量色散谱仪，EDS)EDS)电子探针电子探针X X射线显微分析仪射线显微分析仪島津EPMA-1600Xian Jiaotong University波谱仪波谱仪 （WDS）hchEXian Jiaotong Universityl能谱仪（EDS）Xian Jiaotong University其他电子分析方法其他电子

31、分析方法l扫描探针显微镜 (Scanning Probe Microscope) SPM是扫描隧道显微镜STM及原子力显微镜AFM,激光力显微镜LFM，磁力显微镜MFM等的统称，是利用量子效应技术量子效应技术近年发展起来的表面分析仪器。 控制探针在被检测样品的表面进行扫描，同时记录下扫描过程中探针尖端和样品表面的相互作用，就能得到样品表面的相关信息。利用这种方法得到被测样品表面信息的分辨率取决于控制扫描的定位精度和探针作用尖端的大小（即探针的尖锐度）。 特点：特点：原子级高分辨率原子级高分辨率 ；实空间中表面的三维图像实空间中表面的三维图像 ；观察单个原子层的局部表面结构观察单个原子层的局部表

32、面结构 可在真空、大气、常温等不同环境下工作可在真空、大气、常温等不同环境下工作 可以得到有关表面结构的信息，例如表面不同层次的态密度、表可以得到有关表面结构的信息，例如表面不同层次的态密度、表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等 Xian Jiaotong University 名称名称检测信号检测信号分辨率分辨率备注备注扫扫描描探探针针显显微微镜镜SPMSPM扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜STMSTM探针探针- -样品间的隧道电流样品间的隧道电流0.1nm 0.1nm （原子（原子级分级分辨率辨率） 原子力显微镜原子力显微镜AFMA

33、FM探针样品间的原子作用力探针样品间的原子作用力统统称称扫扫描描力力显显微微镜镜SFMSFM横向力显微镜横向力显微镜LFMLFM探针样品间相对运动横向作用探针样品间相对运动横向作用力力磁力显微镜磁力显微镜MFMMFM磁性探针样品间的磁力磁性探针样品间的磁力10nm10nm静电力显微镜静电力显微镜EFMEFM带电荷探针带电样品间静电力带电荷探针带电样品间静电力1nm1nm近场光学显微镜近场光学显微镜SNOSNOM M光探针接收到样品近场的光辐射光探针接收到样品近场的光辐射100nm100nm Xian Jiaotong Universityl直径直径扫描隧道显微镜的原理结构l极细探针与研究物质作

34、为两个探极。极细探针与研究物质作为两个探极。|扫描探针一般采用直径小于扫描探针一般采用直径小于1mm的细金属丝，如钨丝、铂的细金属丝，如钨丝、铂铱丝等；被观铱丝等；被观测样品应具有一定导电性才可以产生隧道电流。测样品应具有一定导电性才可以产生隧道电流。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University原子力显微镜AFMl原子力显微镜原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM) (Atomic Force Microscopy, AFM) l19861986年，诺贝尔奖金获得者宾尼等人发明。年，诺贝尔奖金获得者宾尼等人发明

35、。l不仅可观察导体和半导体表面形貌，且可观察非导体表面不仅可观察导体和半导体表面形貌，且可观察非导体表面形貌，弥补形貌，弥补STMSTM只能观察导体和半导体不足。只能观察导体和半导体不足。l许多实用的材料或感光的样品不导电，许多实用的材料或感光的样品不导电，AFMAFM出现引起科学出现引起科学界普遍重视。界普遍重视。l第一台第一台AFMAFM的横向分辨率仅为的横向分辨率仅为30 30 ，而，而19871987年斯坦福大年斯坦福大学学QuateQuate等报道他们的等报道他们的AFMAFM达到原子级分辨率。达到原子级分辨率。l中国科学院化学所研制的隧道电流法检测、微悬臂运动中国科学院化学所研制的

36、隧道电流法检测、微悬臂运动AFMAFM于于19881988年底首次达到原子级分辨率。年底首次达到原子级分辨率。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Universityl在在AFMAFM的系统中，利用微小探的系统中，利用微小探针与待测物之间交互作用力来针与待测物之间交互作用力来呈现待测物的表面之物理特性呈现待测物的表面之物理特性。lAFMAFM中也利用斥力与吸引力的中也利用斥力与吸引力的方式发展出两种操作模式：方式发展出两种操作模式： （1 1）利用原子斥力的变化）利用原子斥力的变化而产生表面轮廓为接触式原子而产生表面轮廓为接触式原子力显微镜（力显微镜（c

37、ontact AFM contact AFM ），探针与试片的距离约数个，探针与试片的距离约数个 。 （2 2）利用原子吸引力的变）利用原子吸引力的变化而产生表面轮廓为非接触式化而产生表面轮廓为非接触式原子力显微镜（原子力显微镜（non-contact non-contact AFM AFM ），探针与试片的距离），探针与试片的距离约数十个约数十个 到数百个到数百个 。 分三部分：力检测部分、位置检测部分、分三部分：力检测部分、位置检测部分、反馈系统。反馈系统。 Xian Jiaotong University俄歇电子能谱仪俄歇电子能谱仪AES俄歇：俄歇：电子枪加速电压提高到电子枪加速电压提高

38、到200-3000V200-3000VG G2 2-G-G3 3的栅极电压为的栅极电压为-(0-1000V)-(0-1000V)可调可调增加接受俄歇电子并进行微分处理的电增加接受俄歇电子并进行微分处理的电子线路。子线路。微量元素的监测：微量元素的监测：低温回火脆性的发现晶界上出现的低温回火脆性的发现晶界上出现的SbSb、O OXian Jiaotong UniversityX射线光电子技术（射线光电子技术（XPS） l用X射线作激发源轰击出样品中元素的内层电子，直接测量被轰击出的电子的能量，这能量表现为元素内层电子的结合能Eb。Eb随元素而不同，并且有较高的分辨力，它不仅可以得到原子的第一电离能，而且可以得到从价电子到K层的各级电子电离能，有助于了解离子的几何构型和轨道成键特性，是使用较为广泛的一种表面分析仪。