常用的表面分析技术有哪些?请选择两种说明分析技术的工作原理和应用范围
6、（20分）常用的表面分析技术有哪些？请选择两种说明分析技术的工作原理和应用范围。
答： 常用的表面分析技术有X 射线光电子能谱（XPS ）、俄歇电子能谱（AES ）、次级离子质谱（SIMS ）和离子散射谱（ISS ）等。
应用范围：
（1）X 射线光电子能谱法
工作原理：
利用光电效应，基本方程为E K =hv -E B -φ，式中，E K 为光电子动能，hv 为激发光能量，E B 是固体中电子结合能，φ为逸出功。用X 射线去辐射样品，使原子或分子的内层电子或价电子受激发射出来。被光子激发出来的电子称为光电子。可以测量光电子的能量，以光电子的动能/束缚能为横坐标，相对强度（脉冲/s）为纵坐标可做出光电子能谱图。从而获得试样有关信息。
应用范围：
a 元素定性分析 各种元素都有它的特征的电子结合能，因此在能谱图中就出现特征谱线，可以根据这些谱线在能谱图中的位置来鉴定周期表中除 H 和 He 以外的所有元素。通过对样品进行全扫描，在一次测定中就可以检出全部或大部分元素。
b 元素定量分折 X 射线光电子能谱定量分析的依据是光电子谱线的强度(光电子蜂的面积) 反映了原于的含量或相对浓度。在实际分析中，采用与标准样品相比较的方法来对元素进行定量分析，其分析精度达 1 ％～ 2 ％。
c 固体表面分析 固体表面是指最外层的 1 ～ 10 个原子层，其厚度大概是 (0.1~1) n nm 。人们早已认识到在固体表面存在有一个与团体内部的组成和性质不同的相。表面研究包括分析表面的元素组成和化学组成，原子价态，表面能态分布。测定表面原子的电子云分布和能级结构等。 X 射线 光电子能谱是最常用的工具。在表面吸附、催化、金属的氧化和腐蚀、半导体、电极钝化、薄膜材料等方面都有应用。
d 化合物结构签定 X 射线光电子能谱法对于内壳层电子结合能化学位移的精确测量，能提供化学键和电荷分布方面的信息。
(2)次级离子质谱（SIMS ）
工作原理：
以离子轰击固体表面，再将从表面溅射出来的次级离子引入质量分析器, 经过质量分离后从检测-记录系统得出被分析表面的元素或化合物的组分。 由于离子束射入固体表面时的穿透深度要比电子的浅，所以次级离子法是一种有效的表面分析法。又由于离子的质量较大，因而原离子束与表面原子之间有较大的动能交换，使表面原子产生一定程度的溅射。 只要采用低能量、低束流密度的原离子束，这种溅射效应对表面的破坏作用是能够减小到表面分析所允许的程度的。
应用范围：
它可以检测从氢到铀的所有元素、同位素和化合物；同时它又是以检测原离子轰击样品表面产生的特征("指纹") 次级离子谱为基础的。所以次级离子质谱法既可提供表面元素的信息，也可提供化学组分的信息。次级离子质谱法的灵敏度高，能检测10-2～10-7单层，最小可检质量为10-14克，最小可检浓度为1ppm ～1ppb 。由于利用了溅射原理，所以在动态工作模式下很容易直接进行包括纵向在内的三维分析。在一定条件下，能进行定量和半定量分析。除分析半导体材料微量杂质外，次级离子质谱法在金属学、薄膜及催化研究和有机化合物分析等方面也得到广泛应用。