La extracción de las proporciones elementales de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS)

Question

Es posible extraer información sobre el elemental de relaciones de espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS)? Por ejemplo, estoy leyendo un papel y en él se dice que el carbono a oxígeno (C:O) las proporciones de las cuatro muestras son 2.8, 2.9, 5.1, y 23.3. Sin embargo, los autores no proporcionan la real espectros XPS, ni siquiera en un Apoyo a la Información-tipo de adición.

Soy un computacional químico y no tienes experiencia con XPS. Yo sé que los elementos, e incluso particular hibridaciones, dar picos característicos en las energías de enlace de características (en unidades de eV, por ejemplo). Esto, lo sé, permite cualitativa análisis de los compuestos. Pero hay una manera de extraer cuantitativo de la información de XPS? Supongamos que deseamos determinar el C:O relación de un compuesto que contiene C, O y H. ¿puedo tomar la relación de la C O O alturas de los picos, o puedo tomar el cociente del área bajo los picos correspondientes a C y O?

¿Sabes de alguna buena revisión de los artículos que me ayudaría a entender los conceptos básicos de XPS?

Answer 1

He encontrado algo de información en Skoog, Principios de Análisis Instrumental, 6ª ed. En la página 597:

Aplicaciones Cuantitativas. Una vez, el XPS no fue considerado para ser un muy útil técnica cuantitativa. Sin embargo, ha habido un aumento uso de XPS para la determinación de la composición química de la superficie región de los sólidos. Si el sólido es homogénea a una profundidad de varios electrón libre medio de las rutas, podemos expresar el número de fotoelectrones detecta cada segundo $I$ $$I = n \phi \sigma \epsilon \eta A T \ell$$ where $n$ is the number density of atoms ($\text{átomos cm}^{-3}$) of the sample, $\phi$ es el flujo de los rayos X incidentes haz ($\text{photons cm}^{-2} \text{ s}^{-1}$), $\sigma$ es el sensores fotoeléctricos de sección transversal para la transición ($\text{cm}^{2}/\text{atom}$), $\epsilon$ es el angular de la eficiencia factor para el instrumento, $\eta$ es la eficiencia de la producción de fotos los electrones ($\text{photoelectrons/photon}$), $A$ es el área de la muestra de que los fotoelectrones son detectados ($\text{cm}^{2}$), $T$ es la eficiencia de la detección de los fotoelectrones, y $\ell$ es el camino libre medio de los fotoelectrones en la muestra ($\text{cm}$).

Para una determinada transición, los seis últimos términos son constantes, y podemos escribir la atómica factor de sensibilidad $S$ $$S = \sigma \epsilon \eta A T \ell$$ For a given spectrometer, a set of relative values of $S$ puede ser desarrollado por los elementos de interés. Tenga en cuenta que el $I/S$ es directamente porportional a la concentración $n$ en la superficie. El cantidad $I$ se toma generalmente como el área de pico, aunque las alturas de los picos también se utilizan. A menudo, para el trabajo cuantitativo, las normas internas son usa. Relativa precisión de aproximadamente el 5% son típicos. Para el análisis de líquidos y sólidos, es necesario asumir que la superficie composición de la muestra es el mismo que el grueso de la composición. Para muchas aplicaciones de este supuesto puede conducir a errores significativos. La detección de un elemento en un XPS requiere que se presente a un nivel de al menos el 0,1%. El análisis cuantitativo generalmente puede llevarse a cabo si 5% de que el elemento está presente.