01 原理：

XPS是利用 X 射線輻射樣品，使得樣品的原子或分子的内層電子或者價電子受到激發而成為光電子，通過測量光電子的信号來表征樣品表面的化學組成、元素的結合能以及價态。

X 射線光電子能譜技術作為一種高靈敏超微量的表面分析技術，對所有元素的靈敏度具有相同的數量級，能夠觀測化學位移，能夠對固體樣品的元素成分進行定性、定量或半定量及價态分析，廣泛地應用于元素分析、多相研究、化合物結構分析、元素價态分析。此外在對氧化、腐蝕、催化等微觀機理研究，污染化學、塵埃粒子研究，界面及過渡層研究等方面均有所應用。

02 應用

1 XPS在木質材料中的應用

XPS 技術成為木質材料分析、應用領域的重要手段。XPS 對木材領域的分析不僅可以獲得材料本身的元素組成和物質結構，而且對木材的修飾、應用等方面的研究有重要意義。運用 XPS的表層與深層分析，在木材加工、合成、防護等領域都有着重要作用，在測得材料成分的含量與性質後，也可以得知塗飾性能、風化特性、硬度、抗彎度等基本性質，再對木材分類以進行定向加工，這将極大提高木材的利用效率，擴大應用領域。

2 XPS在能源電池中的應用

麥考瑞大學黃淑娟和蘇州大學馬萬裡等人報道了在鈣钛礦表面沉積同源溴化物鹽以實現表面和本體鈍化以制造具有高開路電壓的太陽能電池的策略。與先前工作給出的結論不同，即FABr等同源溴化物僅與 PbI2反應在原始鈣钛礦之上形成大帶隙鈣钛礦層，該工作發現溴化物也穿透大部分鈣钛礦薄膜并使鈣钛礦中的鈣钛礦鈍化。通過吸光度和光緻發光 (PL) 觀察到的小帶隙擴大；在飛行時間二次離子質譜 (TOF-SIMS) 和深度分辨 X 射線光電子能譜 (XPS) 中發現溴化物元素比例的增加。各種表征證實了鈣钛礦器件中非輻射複合的明顯抑制。使用同種溴化物鈍化的非封裝器件在環境儲存2500 小時後仍保持其初始效率的97%，在85°C下進行520小時熱穩定性測試後仍保持其初始效率的59%。該工作提供了一種簡單而通用的方法來降低單結鈣钛礦太陽能電池的電壓損失，還将為開發其他高性能光電器件提供啟示，包括基于鈣钛礦的串聯電池和發光二極管 (LED)。

3 XPS的表面改性

物質表面的化學組成改變和晶體結構變形都會影響材料性能，如黏附強度、防護性能、生物适應性、耐腐蝕性能、潤滑能力、光學性質和潤濕性等。一種材料可能包含幾種優良性能。XPS 分析技術廣泛應用于材料的表面改性，主要有以下幾點原因：

(1) XPS對表面測量靈敏度高，用其進行表面改性是一種有效方法；

(2) 由于 XPS分析技術可以獲得相應的化學價态信息，因此通常用來檢測改性時的表面化學變化；

(3) 由于 XPS 隻能檢測樣品表面 1～10 nm 的薄層，故 XPS 可以測量改性表層的化學組成分布情況。

4 XPS在生物醫學中的應用

XPS 逐漸被應用在生物醫學研究以及生物大分子的組成、狀态和結構等方面。由于生物試樣在制備過程中有一定難度，因此 XPS在醫學上的應用仍處于探索階段。

03 來源文獻

[1]楊文超,劉殿方,高欣,吳景武,馮均利,宋淺淺,湛永鐘.X射線光電子能譜應用綜述[J].中國口岸科學技術,2022,4(02):30-37.

[2]Homologous Bromides Treatment for Improving the Open-circuit Voltage of Perovskite Solar Cells[J]. Advanced Materials, 2021.

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