【电子行业标准(SJ)】 检查Ｘ射线光电子能谱仪工作特性的标准方法

备案号：98—1997
中华人民共和国电子行业标准
SJ/T10714—1996
eqvASTME902-88
检查X射线光电子能谱仪
工作特性的标准方法
Standard practice for checking the operationcharacteristics of X-ray photoelectron spectrometers1996-07-22发布
1996-11-01实施
中华人民共和国电子工业部
TYYKAONKAca
本标准等效采用美国材料试验协会标准ASTME902一89<检查X射线光电子能谱仪工作特性的标准方法》。
在将ASTME902一88转化为本标准时，删去了一些非技术性的文字部分。本标准的附录A是提示的附录。bzxz.net
本标准由电子工业部标准化研究所提出并归口。本标准起草单位：电子工业部第四十六研究所。本标准主要起草人：任殿胜、严如岳、华庆恒、刘咏梅、段曙光。TYKAONrKAa
1范围
中华人民共和国电子行业标准
检查X射线光电子能谱仪
工作特性的标准方法
Standard practice for checking the operationcharacteristicsof X-rayphotoelectron spectrometersSJ/T10714-1996
epvASTME902-88
1.1本标准规定了X射线光电子能谱仪信背比、分辨力、短期电压稳定性、传输特性及能量坐标线性等工作特性的检查过程。1.2本标准适用于能量通道为数字计数存储的谱仪。1.3本标准旨在对仪器制造厂商提出的校准步骤进行补充。不能作为不同仪器之间进行性能比较的依据，只能作为某一谱仪工作特性的自治性检查。1.4使用本标准可能涉及有害的操作、设备及物质。但本标准没有说明所有相关的安全问题。使用者在使用本标准前，应该制定适当的安全与保健措施，并决定本标准的应用范围。2特点及用途
2.1本标准所确定的谱仪工作特性应在谱仪处于最佳工作状态时建立，因而，第5章中给出的工作特性指标仅作为参考，用户应根据实际的谱仪情况决定取舍或变更。2.2使用本标准对谱仪作定期检查，并将检查结果与该仪器先前在同一工作参数下测得的数据进行比较，如发现两者有明显的差别，则表明谱仪需要校准。2.3使用本标准检查工作特性时，仪器工作参数的设置应与仪器在日常分析时的典型工作参数相同。本标准没有规定这些仪器工作参数的设置，由使用者自已决定，但不论何时使用本标准，都应使用相同的参数，以使测得的结果能与先前的结果直接可比。3步骤
3.1取一洁净的铜样品（99.9%），为了得到平整光滑的表面，最好用片状样品。样品面积应大于谱仪的分析面积，分析面积由X射线束斑尺寸和分析器接收面积中的较小者确定。建议用以下三种样品处理方法：
a）在连续搅拌或超声波振荡下，在1M的HC1溶液中将样品腐蚀5min。然后用蒸馏水洗净；
b）用金属抛光法清洁样品；
e）在氮气气氛中，用600#碳化硅研磨样品。在使用该方法时，要特别注意处理工艺的重复性。
3.1.1样品处理方法的选择，取决于样品尺寸、处理难易及所具备的实验室条件。中华人民共和国电子工业部1996-07-22批准rYKAOMrKAcas
1996-11-01实施
SJ/T10714—1996
3.1.2样品经过上述三种方法之一处理后，用丙酮、乙醇及类似溶剂将样品清洗干净。3.2将铜样品引入谱仪，并使其处于正常的分析位置。样品与样品台应保持良好的电接触，将通道或狭缝宽度置于典型的分析值。所有谱图的数据采集至少应在每电子伏特10个数据通道的条件下进行。
3.3用溅射法清洁样品表面，直到扣除痛底后的O1s和C1s信号强度小于或等于扣除背底后Cu3p信号高度的10%为止。如果不具备溅射条件，O1s和Cls信号的强度会超过Cu3p信号的10%，此时，应将O1s和C1s信号强度记录下来。3.4在962eV～922eV之间记录Cu2p双峰，扫描次数要足够，使峰顶处计数至少达10000。3.5在86eV~66eV之间记录Cu3p双峰，扫描次数要足够，使峰顶处计数至少达5000。3.6在337.5eV~332.5eV之间（MgX-射线）或在570.5eV~565.5eV之间（A1X-射线）记录CuLgM4sM4s俄歇峰的顶部，扫描次数要足够，使峰顶处计数至少达10000。4数据处理
4.1画出3.4到3.6中测得的谱图。4.1.1画出结合能在938eV~928eV的Cu2p3/2谱线。4.1.2画出结合能在935eV~930eV的Cu2p1/2谱线。注：对一些仪器，如其最小的扫描步长大于5eV，要用仪器容许的最小扫描步长进行扫描。4.1.3画出结合能在77.5eV~72.5eV的Cu3p/2谱线。4.2画出3.5和4.1.1中谱图的线性背底，并作为基线，如图1所示。定义谱线与基线的两个交点为端点，此两端点分别位于峰顶两侧，记录这两端点对应的结合能数值。当日后使用本标准在相同的谱仪工作参数下重复该项检查时，应使用相同的端点。测量3.5和4.1.1谱图中位于基线上方及相应的两端点之间的峰面积。测量这两谱图的峰高（H）及背底高度（B）以及如4.1.1所述谱图的半高宽（FWHM)（如图1所示）。注：有些数据处理软件在采集数据或绘图时，会自动扣除背底。此时，应确保背底没有改变。对某一特定仪器，其背底的处理方式，可通过与软件制作者联系来获得，也可通过在相同能量范固内相同仪器工作参数下，对计算机获得数据与模拟数据进行比较来间接获得。4.2.1如果用计算机测量峰面积，线性背底及端点应按图1所示方式选取。如果不能选取线性背底，也可用选取其它的背底形状（如积分背底），但这可能会改变峰面积的测量值。无论选择何种背底形状，当使用本标准再对谱仪工作特性进行检查时，均应采用相同的背底形状及端点。
4.3在3.4、3.6、4.1.2和4.1.3平滑或未平滑谱线上画水平线，与谱线相交形成平行线段组，连接每一线段的中点，所形成的曲线与谱线相交，如图2所示。-2-
YYKAONrKAcas
Cu2p3/2
SJ/T107141996
4.1.1谱线
B2p3/2
结合能（ev)
结合能(eV)
3.5谱线
注：本图中的谱线是按3.4.3.5及4.1所述的过程获得的，用来说明4.2所述的数据处理方法。图1
3p3/2峰位
4.1.8谱线
结合能(eV)
注：本图用来说明4.3条所述的数据处理方法。图2水平线
5数据分析
从4.1.1和4.2中，有：
IH(2P3/2)
H(2P3/2)(c/mm)
(s/ sc)(no.sc)
rYKAOMrKAa
SJ/T10714—1996
H(2P3/2)(c/mm)
IH(2P3/2)=(s/ch)(no.ch)(no.sc)式中：H扣除背底后的峰高，mm；IH—以计数率表示的峰高,c/s;
c—计数,C;
一时间，s；
ch—通道；
SC扫描：
no—数量。
这一谱线强度与入射×一射线通量和采集数据速度有关。5.2由4.1.1中的Cu2p/2谱线及4.2处理的数据确定信背比：信背比=（H2pa/2）/（B2pm/2）式中：B背底高度，mm；
H—-扣除背底后的峰高，mm。
（2）
·（3）
许多仪器使用常规X-射线源，该比值在4.0～5.0之间。装有单色X-一射线源的仪器，信背比值会更高。比值小，表示测量到了杂散电子，或检测器的计数速度不够高。对研磨过的样品，由于表面粗糙及表面沾污较大，信背比会不同程度地降低。5.3按4.2所述，以电子伏特为单位，确定4.1.1中谱图的峰宽。这指标可以用来衡量仪器的分辨力，同时由于电源电压的波动会影响所检测的电子的动能，故此项指标也可用来检查谱仪抗短期电源波动的能力。
5.4在4.2处理过的谱图上测出峰面积及扣除背底后的峰强度，则传输特性为：IA(3p)=A3p(C/mm)3p(eV/sc)3p(s/sc)2p3/2(no.sc)2p3/2(mm/sc)2p3/2IA(2P3/2)A2p3/2(C/mm)2p3/2(eV/sc)2p3/2(s/sc)3p(no.sc)3p(（mm/sc)3p或：
A3p(C/mm)3p(eV/sc)3p(s/sc)2p3/2(no.sc)2p3/2(no.ch/sc)2p3/2IA(3p)
TA(2P3/2)A2p3/2(C/mm）2p3/2(eV/mm）2p3/2(s/sc)3(no.sc)3p(no.ch/sc)3p式中：A-
-峰面积，mm2；
IA——扣除背底后的峰强度，C.eV/s。·（4）
5.4.1也可以用其它方法获得峰面积比，1（3p)/1（2p/2）.常用的计算机算法利用梯形规则，当两端点强度为零时，可导出下列方程：A-AXE
式中：AX—相邻通道之间的步长，eV；通道数：
Si—通道i中峰高，C/s。
无论选用何种方法，一旦选定，不应再改变，因为不同的方法会得出不同的结果。·(6)
5.4.2对传输特性与动能成反比的仪器，在几种仪器上测得的IA（3p)/I^(2pa/2)值约为0.1。对研磨过的样品，该值可能会更高。对传输待性与动能成正比的仪器，比值会更高，约为1.0。5.5从3.4和4.3中测定Cu2p双峰的间隔，该值应该为19.8eV。这将测试扫描电压的标尺幅度。
YYKAONrKAcas
SJ/T10714—1996
注：该测试可能不适用于一些装有单色器的仪器，因其只能显示部分谱图。因而建议用清洁的金样品在90eV～80eV之间扫描。Au4f双蜂的间隔应为3.68eV。5.6以结合能记录4.3中峰的位置。这将表征仪器在宽范围内的扫描精度。表1列出了最近高精确测量的铜的谱峰位置。在报导结合能数据时，应给出用于校正仪器的结合能数值。这将会使得将来一旦有相应的标准结合能数值发表，可以很方便地将报导的数据转换为标准值。
表1用于检查结合能标尺的铜峰位置（铜样品经过溅射）蜂
Cu2p3/2
CuL3M4,5M4,5
Cu3p3/2
文献1
932.66±0.06
567.97±0.04
注：表中的误差为随机误差与系统误差之和。6结论
结合能数值
文献2
932.67±0.02
567.97±0.02
334.95±0.01
75.14±0.02
75.13±0.02
文献3
932.68±0.07
文献4
932.71±0.02
334.99±0.02
6.1本标准测得的大多数数值，反映的是某台仪器的特性，作为表征谱仪工作的重复性指标。还给出了少数作为期望值的数据。但是没有提供电源电压检测和特殊的测试，这些项目可由仪器制造商提供。
6.2这些测试只用一种样品，与用两种样品检查谱仪的方法相比较，具有不需精确控制两样品装样位置及处理方法的优点。如果还希望用Au4fz/2检查仪器特性时，必须强调指出，两种样品安放位置的重复性是影响铜峰和金峰相对结合能的重要因素（对铜和其它材料的样品，要求相同)。用A1X-射线源时，文献(1)和文献(2)报道的Au4fz/2的结合能数值均为83.98±0.02eV用MgX-射线源时，文献（2）、(3）和文献（4)报道的值分别为84.00±0.01eV、84.28土0.07eV和84.01±0.01eV。文献(3)中的Au4f/2结合能值明显比其它文献的要大。5
YYKAoNrKAcas
SJ/T10714—1996
附录 A
(提示的附录）
参考文献
1.Bird, R.J., and Swift, P.,“Energy Calibration in Electron Spectroscopy and the Re-Determination of Some Reference Electron Binding Energies,\Journal of Electron SpectroscopyandRelatedPhenomena,Vol21,1980pp.227-2402.AnthonyM.T.,and Seah,M.P.,\XPS:Energy Calibration of Electron Spectrometers,\SurfaceandInterfaceAnalysisVol6,No.3,1984,pp.95-106.3.Anderson, C. R., and Lee, R. N.,\Accurate Measurements of Electron Energies by Field -Emitter Referencing,\Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena,Vo1 34,1984,pp.173-198。
4.Erickson, N.E., and Powwll, C.J,High-Accuracy Measurements of XPS BindingEnergiesforCopper,Silver,andGold,\(tobepublished)。rYKAONrKAcas
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。