X線光電子分光

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この項目ではX線を用いる光電子分光法について説明しています。押し出しボード(Extruded Polystyrene)については発泡スチロール#広義の発泡スチロールをご覧ください。

X線光電子分光（えっくすせんこうでんしぶんこう、略称XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) または ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, エスカ) は、光電子分光の1種。サンプル表面にX線を照射し、生じる光電子のエネルギーを測定することで、サンプルの構成元素とその電子状態を分析することができる。

[編集] 原理

物質にX線を照射すると、原子軌道の電子が励起され、光電子として外にたたき出される。この光電子は E = hν - E_B （E_B は電子の結合エネルギー）にしたがったエネルギー値をもつため、X線のエネルギーが一定であれば（すなわち単一波長であれば）、E_B を求めることができる。一般に 電子の結合エネルギーは各元素と酸化状態に固有の軌道エネルギーとなるから、この値から元素の種類と酸化状態がわかる。

[編集] 特徴

利点

• ほぼあらゆる元素の種類、およびその電子状態がわかる（例えば、Fe(II) とFe(III) が区別できる）。結果にはある程度（有効数字で一桁ほどではあるが）の定量性がある。
• 物質のごく表面（数ナノメートル)の元素分布がわかる。また、アルゴンエッチングを適宜行うことで深さ方向の元素分布を知ることができる。

欠点

• 高真空中で固体として安定なものでないと測定できない。
• 絶縁体は測定中にチャージアップが起こるので再現性が悪い。
• X線によって試料がダメージを受けるため、正確に状態を反映しないことがある。
• 炭素化合物の定量は難しい（装置内のオイルミストによって汚染されるため）。