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X-ray Photoelectron Spectrometer (X선 광전자 분광기, ESCA, XPS)
  • 제작사 및 모델 : THERMO VG SCIENTIFIC(U,K), MultiLab2000

  • 기기 원리
    고체 표면에 軟X線을 照射하여, 생성하는 光電子의 energy을 정밀하게 측정하는 것에 의해 원소의 화학결합 상태분석을 한다. X선을 고체 표면에 조사하면 광전효과에 의해 전자(광전자)가 방출된다. 이 전자의 운동 energy는 원자와의 결합energy와 일정한 관계가 있다. 결합energy는 원소에 특유한 것이 기 때문에 광전자의 운동 energy의 측정으로부터 결합 energy를 구해서 원소 분석을 할 수 있다. 게다가 광전자의 數로부터 원소의 정량 값의 추정이 가능하다. 또 광전자 energy는 원자의 화학결합 상태에 따라서 shift 하므로 서 결합 energy의 shift量을 측정 하는 것에 의해 원소의 화학결합 상태분석을 할 수 있다. 이와 같은 shift量 등의 적은 energy差을 측정할 필요가 있기 때문에 照射 X線으로서는 고유폭이 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 한편 X線의 energy는 1.2∼1.5 KeV (파장 8∼10Å)이면, 실용상 전원소의 관측이 가능하다. 線源으로서는 고유폭이 적은 특성 X선인 Mg Kα / Al Kα(파장 약10Å의 軟X線)가 이용되고 있다. 광전자의 탈출 깊이는 10∼50Å이므로 표면분석에 적당하다. 통상의 측정에 있어서는 분석 면적은 100㎛?∼ 1000㎛?정도 이지만, 시료로부터의 광전자를 전자 lens에 의해서 특정 영역에 제한해서 收集하는 것에 의해 微小 領域(100㎛?)의 분석도 가능하다. Ar ion sputtering에 의해서 표면의 원자를 조금씩 박리하면서 측정하는 것에 의해 깊이 방향의 분석을 할 수가 있다.

  • 주요구성 및 성능
    ① 고체 표면 (10∼50Å정도)의 분석이 가능하다.
    ② 검출 가능한 원소는 Li ∼ U까지 이고, 검출한계는 약 1%이다.
    ③ 화학결합 상태 분석도 가능하다.
    ④ 여기원이 X선이기 때문에 절연물의 측정 가능하고, 시료의 손상도 적다.
    ⑤ Ar sputtering에 의한 깊이 방향 분석이 가능하다.
    * UHV analysis chamber[5 × 10 -10 mbar ]

  • 용도
    ① 스텐레스 강의 부동태 피막의 해석
    ② 표면, 깊이조성 원소의 분석
    ③ 코팅 및 박막의 조성분석, 상태분석
    ④ 부식 생성물의 해석
    ⑤ 각종 소재의 변색, 오염 등의 조사

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