1887年(nian),海(hai)因裏(li)希(xi)·魯(lu)道夫(fu)·赫茲(zi)發(fa)現(xian)了光電效(xiao)應(ying),1905年(nian),愛因斯坦(tan)解釋(shi)了該現(xian)象(xiang)(並為此(ci)獲得(de)了1921年(nian)的(de)諾貝(bei)爾物理學(xue)獎(jiang))。兩(liang)年(nian)後的(de)1907年(nian),P.D. Innes用(yong)倫(lun)琴(qin)管(guan)、亥姆霍(huo)茲線圈、磁(ci)場(chang)半球(qiu)(電子(zi)能(neng)量(liang)分(fen)析(xi)儀(yi))和(he)照(zhao)像(xiang)平(ping)版(ban)做(zuo)實(shi)驗來記(ji)錄(lu)寬(kuan)帶(dai)發(fa)射(she)電子(zi)和速(su)度(du)的(de)函數(shu)關(guan)系(xi),他(ta)的(de)實(shi)驗事實(shi)上記(ji)錄(lu)了人類(lei)*條(tiao)X射(she)線光電子(zi)能(neng)譜(pu)。其(qi)他(ta)研(yan)究(jiu)者如(ru)亨(heng)利·莫塞萊、羅(luo)林(lin)遜(xun)和羅(luo)賓(bin)遜(xun)等(deng)人則分(fen)別(bie)獨立進(jin)行(xing)了多(duo)項實(shi)驗,試圖研究(jiu)這些(xie)寬(kuan)帶(dai)所(suo)包(bao)含(han)的(de)細節(jie)內(nei)容。XPS的(de)研究(jiu)由(you)於(yu)戰爭(zheng)而(er)中止(zhi),第二(er)次(ci)世(shi)界(jie)大(da)戰後瑞(rui)典(dian)物(wu)理學家凱·西格(ge)巴(ba)恩和他(ta)在(zai)烏普薩(sa)拉的(de)研究(jiu)小組在(zai)研發(fa)XPS設(she)備(bei)中獲得(de)了多(duo)項重(zhong)大(da)進(jin)展,並於(yu)1954年(nian)獲得(de)了氯(lv)化鈉(na)的(de)首條(tiao)高(gao)能(neng)高分辨X射(she)線光電子(zi)能(neng)譜(pu),顯示了XPS技術的(de)強大(da)潛力(li)。1967年(nian)之後(hou)的(de)幾年(nian)間,西格(ge)巴(ba)恩就XPS技(ji)術發(fa)表(biao)了壹系(xi)列學(xue)術成果,使XPS的(de)應(ying)用(yong)被(bei)世(shi)人所*。在(zai)與西格(ge)巴(ba)恩的(de)合作下(xia),美國(guo)惠(hui)普公(gong)司(si)於1969年(nian)制(zhi)造(zao)了世(shi)界(jie)上*商(shang)業(ye)單(dan)色X射(she)線光電子(zi)能(neng)譜(pu)儀。1981年(nian)西格(ge)巴(ba)恩獲得(de)諾(nuo)貝(bei)爾物理學(xue)獎(jiang),以(yi)表彰他(ta)將(jiang)XPS發(fa)展為壹(yi)個(ge)重要分析技(ji)術所作出的(de)傑出貢(gong)獻(xian)。
X射線光子(zi)的(de)能(neng)量(liang)在(zai)1000~1500ev之間,不(bu)僅可使分(fen)子的(de)價電子(zi)電離(li)而(er)且(qie)也(ye)可以(yi)把內(nei)層電子(zi)激發(fa)出來,內(nei)層電子(zi)的(de)能(neng)級受分(fen)子(zi)環境(jing)的(de)影(ying)響(xiang)很小。 同壹(yi)原(yuan)子(zi)的(de)內(nei)層電子(zi)結(jie)合能(neng)在(zai)不同(tong)分子中相(xiang)差很(hen)小,故它是(shi)特征(zheng)的(de)。光子(zi)入射到(dao)固體表面激(ji)發(fa)出光電子(zi),利用(yong)能(neng)量(liang)分(fen)析(xi)器(qi)對(dui)光電子(zi)進(jin)行(xing)分析(xi)的(de)實(shi)驗技術稱為光電子(zi)能(neng)譜(pu)。
XPS的(de)原理(li)是(shi)用(yong)X射(she)線去輻(fu)射(she)樣品,使原(yuan)子(zi)或(huo)分子(zi)的(de)內(nei)層電子(zi)或價(jia)電子(zi)受激(ji)發(fa)射(she)出來。被(bei)光子(zi)激(ji)發(fa)出來的(de)電子(zi)稱為光電子(zi)。可以(yi)測(ce)量(liang)光電子(zi)的(de)能(neng)量(liang),以(yi)光電子(zi)的(de)動能(neng)/束縛(fu)能(neng)binding energy,(Eb=hv光能(neng)量(liang)-Ek動能(neng)-w功(gong)函數(shu))為橫(heng)坐(zuo)標,相對強度(du)(脈沖(chong)/s)為縱(zong)坐(zuo)標可做出光電子(zi)能(neng)譜(pu)圖。從而(er)獲得(de)試樣(yang)有(you)關信(xin)息(xi)。X射線光電子(zi)能(neng)譜(pu)因對化學分(fen)析(xi)zui有用(yong),因(yin)此(ci)被(bei)稱為化學分(fen)析(xi)用(yong)電子(zi)能(neng)譜(pu)(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)