在材料科学、化学研究等众多领域,光电子能谱仪凭借光电子能谱实现元素的定量分析。
光电子能谱仪的核心在于其利用光子与物质相互作用激发光电子的原理。当一束特定能量的单色光照射到样品表面时,样品中的原子或分子吸收光子能量,将束缚态电子激发为光电子逸出体外。由于不同元素具有电子结构,其内层电子结合能各异,这就使得光电子携带了样品元素的“身份标识”。
在元素定量分析过程中,首先通过高精度的光谱探测系统收集逸出的光电子。这些光电子进入能量分析器,依据其动能进行筛选与分辨。因为光电子的动能等于入射光子能量减去电子结合能,所以通过精确测定光电子动能分布,就能倒推出对应元素的电子结合能,进而识别出样品中的元素种类。

而要实现定量分析,关键在于光电子信号强度与元素含量的关联。对于特定元素而言,在固定实验条件下,如稳定的入射光强、光斑尺寸等,其光电子发射数目与该元素在样品中的原子浓度成正比。通过校准已知浓度的标准样品,建立光电子信号强度与元素含量的标准曲线。当对待测样品进行检测时,将测得的光电子信号强度代入标准曲线,即可精准算出各元素的含量。
例如在复杂合金材料分析中,金、银、铜等金属元素各自的光电子能谱特征明显。即便它们相互掺杂,光电子能谱仪也能依据各自光电子峰的位置锁定元素,再通过峰的积分面积量化对应元素占比,从而确定合金成分。在纳米材料表征里,能精准剖析表面修饰元素的含量,助力研发高性能材料。
光电子能谱仪以其敏锐捕捉光电子能谱的能力,借由严谨定量模型,打破元素定量分析壁垒,为前沿科研、工业质检等诸多场景提供关键支撑,持续推动元素分析迈向新高度。