随着对高性能材料需求的不断增长，表面工程也显得越来越重要。材料的表面是材料与外部环境以及与其它材料相互作用的位置，因此需要了解材料层表面处或界面处的物理和化学相互作用，才能解决与现代材料相关的问题。
表面将影响材料的诸多方面，如腐蚀速率、催化活性、粘合性、表面润湿性、接触势垒和失效机理。
表面改性可改变或改进材料性能和特性，使用表面分析能够了解材料的表面化学和研究表面工程的效果。从不粘锅涂层到薄膜电子学和生物活性表面，XPS成为表面材料表征的标准工具之一。
XPS介绍
XPS主要用于化学、材料、能源、机械等领域，可测试粉末、块状、纤维、薄膜等样品。其分析内容包括表面元素组成及化学态元素定性半定量分析、表面元素深度分析、表面元素分布分析等。例如用于钢铁表面钝化工艺评估，聚合物心脏支架表面药物元素的深度剖析，有机光电发光二级管（OLEDS）深度表征等。
01XPS原理
用单色化射线照射样品，使样品中原子或分子的电子受激发射，然后测量这些电子的能量分布，通过与已知元素的原子或离子的不同壳层的电子的能量相比较，就可以确定未知样品表层中原子或离子的组成和状态。
02仪器条件
表面测试深度：
金属：0.5-2nm，无机：1-3nm；有机：3-10nm
元素测试范围：Li—U%
元素检出限制：≥0.1at
03样品要求
1)粉末：需要干燥，研磨均匀细腻；制样方法两种，胶带法需要样品20-30mg，压片法需要样品2g；
块状：标清楚正反面，长宽高一般小于5*5*3mm；
薄膜：标清楚正反面，注意保护好样品表面，长宽高一般小于5*5*3mm；
2)样品通常用自封袋送样，这样实际上并不好，容易出现污染，可以用离心管或者锡箔纸；
3)超高样品：需要切薄；
4)液体：最好涂敷在Si片上干燥后送样，注意有基底干扰，需要测试空白样；
5)磁性样品：有些机器无法测（磁透镜），一定注明是否有磁性；
6)空气敏感样品：手套箱制样；
7)生物细胞类：冷冻干燥后或在冷冻条件下测试；
8)样品禁忌：样品必须充分干燥，不接受低熔点或易分解的样品；磁性样品要消磁后测试；样品中不能含有卤素，易挥发性物质
案例分析
01表面元素定性半定量测试
每种元素都有各自的特征谱线，具有指纹特性，从而用于定性分析；通过灵敏度因子法计算峰面积，可以获得定量信息，然而元素灵敏度因子受很多因素影响，因此XPS测试结果为半定量结果；结合XPS分析软件可以轻松完成上述分析。
案例：太阳能电池板小颗粒异物元素分析。由于样品很少（仅肉眼可见），EDS测试不能区分其中微量元素是锆或磷。后续采用XPS测试后，确认样品在EDS的出峰是磷元素而不含锆元素。
02价态分析（无机及金属材料)
由于结合能反映元素的指纹信息，当原子周围的化学环境发生变化，元素内层电子结合能会随之变化。因此可根据结合能变化推测元素的化学结合状态，即元素及化学态的定性分析。
03有机官能团分析（有机材料）
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