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2025-01-10 10:49:38表面分析設備: 表面分析設備是用于研究材料表面性質的科學儀器。它們能夠探測表面的化學組成、物理結構、電子態及表面形貌等信息。廣泛應用于材料科學、半導體工業、化學、物理及生物醫學等領域。主要功能包括元素分析、化學鍵分析、表面形貌成像及深度剖析等，為科研與工業生產提供關鍵數據支持。

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愛發科費恩斯（南京）儀器有限公司 377
2023-07-17
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2022-11-09 13:30:11第三輪通知｜2022表面分析技術與應用研討會年會: 原定于2022年11月9日~11日在南京舉辦“2022表面分析技術與應用研討會年會”，主辦方前期準備已就緒，但由于南京疫情原因，為避免給參會者帶來不必要的風險，主辦方決定將本次會議改為線上直播的形式進行。本次會議的報告時間依舊安排在11月10日全天，將通過線上直播的形式進行。直播平臺騰訊會議：814-558-036鏈接：https://meeting.tencent.com/dm/OVwtmxml0BiS時間：2022年11月10日 9:00-17:10會議日程掃碼登記會務組聯系方式張偉 18500084171 william.zhang@coretechint.com吳婷 13167361283 noreen.wu@coretechint.com

2021-12-14 10:33:29會議回顧|第六屆表面分析技術研討會: 廣東省分析測試協會表面分析專業委員會于2021年12月10～12日在廣東東莞召開了2021年度年會暨第六屆表面分析技術研討會。本次會議邀請了國內表面分析專家學者及從事表面分析人員參加會議并作技術交流報告；邀請相關儀器設備廠商作 X 射線光電子能譜（XPS）、拉曼光譜（Raman）、原子力顯微鏡（AFM）、比表面分析儀（BET）等儀器設備的最新發展和產品展示。 PHI CHINA受邀參與了本次會議，由丁志琴工程師作為代表，發表了題為“先進表面分析技術在科學研究中的應用”的主題報告，為大家詳細講解了PHI的XPS、TOF-SIMS和AES的技術及性能特點。同時，在PHI CHINA展位為大家展示了PHI最.新的表面分析設備:PHI VersaProbe4 & PHI nanoTOF3。會議合照丁志琴工程師報告中PHI CHINA展位

2021-08-20 15:02:51表面分析技術漫談：Lab-based HAXPES③: 上兩節分享了硬X射線光電子能譜(HAXPES)的相關知識和優勢，可以看到HAXPES采用更高能量X射線，不僅在界面結構的探測上展示了獨特的優勢，還將探測信息延伸至更深的芯能級，這些優勢將為科學研究和產業應用提供強有力的支撐。錯過上面兩節內容的小伙伴，可以通過本節內容下方的鏈接進行回顧。X射線作為探測物質結構的探針，而同步輻射在X射線波段具有高亮度和能量連續可調的優勢，促進了HAXPES相關技術的發展，所以本節內容將和大家分享基于同步輻射的HAXPES (synchrotron-based HAXPES) 的相關知識。Part 3基于同步輻射的HAXPES(synchrotron-based HAXPES)1. 同步輻射原理：首先同步輻射光本質上是一種電磁輻射，也可以說是一種“光”。如圖1動畫所示，同步輻射裝置一般由電子槍（Electron Gun）、電子直線加速器（Linear Accelerator）、增能環（Booster Ring）、儲存環 (Storage Ring)、光束線 (Beamline) 和實驗站 (Experimental Station) 等構成。電子槍產生的電子束團經由直線加速器加速注入到增能環，再經由增能環加速至趨近光速然后注入儲存環。接近光速運動的電子在彎轉磁鐵的作用下，在環形的儲存環中做回旋運動。根據電動力學定理，當電子運動方向發生改變時，在運動切線方向會產生電磁輻射。由于這種輻射最初是在電子同步加速器上觀測到的，因而被命名為“同步輻射”。產生的同步輻射光經由光束線進行聚焦和單色化后引入到實驗站。圖1. 同步輻射光產生原理示意圖2. 同步輻射優勢：與常規光源相比，同步輻射裝置產生的同步輻射光具有獨特的優點：高亮度：同步輻射光源具有很高的輻射功率和功率密度。如圖2所示，第三代同步輻射光源的X射線亮度是X光機的上億倍，因此可以用來做許多常規光源所無法進行的工作。例如用X光機拍攝一幅晶體缺陷照片，通常需要7-15天的感光時間，而利用同步輻射光源只需要十幾秒或幾分鐘，工作效率提高了幾萬倍。寬波段：如圖3所示，同步輻射光的波長覆蓋面大，具有從紅外線、可見光、紫外線、軟X射線一直延伸到硬X射線波段范圍內的連續光譜，并且能通過單色化獲得特定波長的光。高準直：同步輻射光的發射度極小，利用光學元件引出的同步輻射光具有高度的準直性，經過聚焦，可大大提高光的亮度，從而進行極小樣品和材料中微量元素的研究。脈沖性：同步輻射光是由與儲存環中周期運動的電子束團輻射發出的，具有納秒至微秒的時間脈沖結構。利用這種特性，可研究與時間有關的化學反應、物理激發過程和生物細胞的變化等。偏振性：儲存環發出的同步輻射光具有線偏振性或圓偏振性，可用來研究樣品中特定參數的取向問題。圖2. 同步輻射光源亮度與常規光源比較圖3. 各種光源的能量和波長分布范圍光是人們進行觀察及研究自然的重要工具，其中X射線作為探測物質結構的探針為科學研究提供了豐富的探測和分析手段。同步輻射提供的優質光源，可以在能量、空間和時間等維度上獲得更好的分辨能力和更高的實驗效率。同步輻射裝置作為高品質 “巨型X光機”，通過探究同步輻射光和物質相互作用（包括了散射、衍射、折射、反射、吸收和熒光過程等）(圖4)，推動了實驗方法不斷發展，成為了探測微觀世界的“超級顯微鏡”。圖4. 同步輻射光與物質的相互作用3. 同步輻射的發展自1947年在電子同步加速器上首次觀測到同步輻射以來，同步輻射光源經歷了四代發展階段：DY代同步輻射光源“寄生”在用于高能物理實驗的對撞機，是高能物理實驗為主的兼用光源。第二代同步輻射光源是為同步輻射應用專門建造的，使用了少量的插入件，加速器的設計也是以優化同步輻射光性能為基礎。第三代同步輻射光源對電子束發射度進行優化設計，同時使用大量插入件，得到亮度更高的同步輻射光。第四代是以衍射極限環為代表的同步輻射光源，具有極低的水平發射度和極高的空間相干性，亮度相對三代光源提升了2—3個量級。同步輻射光源已經成為前沿科學研究中最為有力的綜合研究平臺，世界各國都在加大對同步輻射裝置的建設投入。如圖5所示，目前世界上有超過50臺同步輻射光源處于運行狀態，使得同步輻射成為世界上數目最多的大科學裝置。例如國際上的歐洲同步輻射裝置（ESRF）、美國先進光子源（APS）和日本超級光子環（SPring-8）等第三代同步輻射光源，瑞典MAXIV 光源第四代同步輻射光源，為科學研究和工業應用提供了強大的支持能力。目前國內的同步輻射裝置包括北京同步輻射裝置（BSRF，DY代同步輻射光源）、合肥同步輻射光源（NSRL，第二代同步輻射光源）、上海光源（SSRF，第三代同步輻射光源）以及正在建設的北京高能同步輻射光源（HEPS，第四代同步輻射光源）。圖5. 世界同步輻射裝置分布圖[1]4. 基于同步輻射的HAXPES盡管硬X射線光電子能譜(HAXPES)理論上具有很多優勢，但是HAXPES要得到充分應用的前提是譜圖信號的強度和能量分辨率必須要滿足組分和化學態分析要求。在HAXPES發展初期的實驗室硬X射線光源存在亮度低和線寬大的問題，限制了該技術的適用性和發展。同步輻射光具有亮度高和能量連續可調的優勢，特別是第三代同步輻射光源可以為HAXPES提供優質硬X射線源。如圖6所示，基于同步輻射的HAXPES線站的數量逐年增加，能為用戶提供的機時也在逐年增加，但是面對廣大的需求而言還是杯水車薪。圖7總結了截至2020年11月全.球在運行的24 條HAXPES 光束線的詳細參數。可以看到，絕大多數硬X射線都是由插入件（ID）引出，因此可以獲得較大的光通量。大光通量有助于提高了XPS信號強度，這是同步輻射硬X射線的一個優勢，但應該引起注意的是，在研究容易受到輻射誘導損傷的材料時，較低的通量密度可能是優勢。另外，表中的所有光束線都是使用雙晶單色器 (DCM)，這樣可以實現高能量分辨率。由于同步輻射光具有能量連續可調的優勢，不同光束線的X射線能量范圍有較大不同，大部分光束線的ZD能量是從4 keV開始，也有部分光束線的ZD能量覆蓋到了軟X射線波段。由于同步輻射光具有高準直性，這些同步輻射HAXPES的束斑尺寸以小束斑為主，這為小尺寸樣品的測試提供了便利。同時相應實驗站提供了多種樣品處理設施，例如濺射、退火和樣品沉積功能，部分實驗站還具備原位（operando）實驗條件，可以實現固氣界面或固液界面原位動態測量。圖6. 在運行的同步輻射HAXPES 線站的增長情況[2]圖7. 基于同步輻射的HAXPES 實驗站匯總[2]同步輻射裝置還在不斷新建或者升級中，未來將有更多的HAXPES線站建成。上海光源(SSRF) 目前正在調試BL20U能源材料線(Energy material beamline, E-line)，光子能量范圍為130 eV-18 keV，結合了軟、硬 X 射線技術。如圖8所示，E-line采用兩線三站布局，其中軟、硬X射線合支線光子能量設計范圍為130 eV 至 10 keV，逃逸電子動能范圍為100 eV 至 10 keV，探測深度從亞納米到百納米，將是國內同步輻射光源中的DY條HAXPES 光束線，具備開展真空HAXPES和近常壓XPS的能力。正在建設的北京高能同步輻射光源 (HEPS)屬于第四代光源，具有更高的亮度和相干性，將為 HAXPES 帶來了新的發展機遇。圖8. 上海光源(SSRF) E-line光束線總體布局圖[3]小結：同步輻射裝置作為高品質“巨型X光機”，被譽為探測微觀世界的“超級顯微鏡”。在同步輻射技術的加持下，硬X射線光電子能譜（HAXPES）的發展逐步加速，在界面結構的探測上展示了獨特的優勢，必將迎來科學研究和產業應用中的巨大的需求。但是遺憾的是，目前世界上僅有的20多條HAXPES專用同步輻射線站所提供的機時遠遠不能滿足用戶的需求，所以發展實驗室硬X射線光電子能譜（Lab-based HAXPES）勢在必行。撰寫：鞠煥鑫博士HAXPES (Cr Kα & Al Kα)-Beyond the Top Surface Analysis請鎖定我們的公眾號更新，下一節，將分享Lab-based HAXPES相關設備技術信息。*參考資料：[1] M.E. Couprie, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 196, 3-13 (2014) [2] Curran Kalha et al., J. Phys.: Condens. Matter. 33, 233001(2021) [3] Chen, ZH et al., Nuclear Science and Techniques. 29, 26 (2018).

2021-08-17 10:31:10表面分析技術漫談：Lab-based HAXPES①: 硬X射線光電子能譜(Hard X-ray photoelectron spectroscopy, HAXPES)：近些年，硬X射線光電子譜已經嶄露頭角，成為了眾多分析方法中常用的實驗技術。如圖1所示，HAXPES已經廣泛應用于薄膜材料/器件、能源環境、凝聚態物理和催化等科學研究領域。早期的HAXPES主要是基于同步輻射裝置發展起來，伴隨著同步輻射光源、光束線和能量分析器的發展，HAXPES相關裝置得到了快速發展，目前世界上有著20多條HAXPES專用同步輻射線束線/實驗站。在過去的3-4年，由于實驗室硬X射線光源的發展，實驗室HAXPES設備也得到了新發展，比如PHI Quantes，展現出了獨特的優勢。借助HAXPES實驗方法所發表的學術文章在數量和引用率保持著持續增長。在本期表面分析技術漫談中，我們一起回顧一些HAXPES相關基礎知識。圖1. HAXPES應用領域[1]圖2. Web of Science檢索HAXPES發表文章情況[1]Part 1什么是HAXPES?首先，依據X射線的能量大小，X射線通常分為軟X射線（soft X-ray）、中能X射線（Tender X-ray）和硬X射線（Hard X-ray）。具有較低光子能量（~100 eV-3 keV）的X射線通常稱之為軟X射線，而具有較高的光子能量（~5-10 keV）稱之為硬 X射線，光子能量在3-5 keV范圍的X射線有時也被稱之為中能X射線。硬X射線可以通過中/高能同步輻射光源獲取，也可以通過高能電子束轟擊Cu、Ga或Cr陽極靶產生。圖3. 不同能量的X射線所對應的能量范圍[2]其次，高能量的硬X射線激發源具有什么獨特優勢？眾所周知，X射線光電子能譜 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)是實驗中常用的表面分析方法，其原理是基于光電效應，如圖4所示：X射線照射固體表面時，原子內部的電子吸收X射線能量被激發成自由電子，通過能量分析器可以獲得出射電子的動能和計數，ZZ得到XPS譜圖。根據光電效應方程：式中，KE 是XPS中出射光電子的動能，由入射X射線的能量hν、光電子的結合能BE 和儀器功函數Φsp 來決定的。已知常規XPS采用單色化Al Kα X射線能量是1486.6 eV，所出射光電子的動能在0-1400 eV范圍內。依據非彈性平均自由程普適曲線，在這一能量范圍電子的IMFP值最小，所以說常規XPS非常表面靈敏，一般認為探測深度小于10 nm。圖4. XPS中光電效應示意圖[3]圖5. 非彈性平均自由程（IMFP）普適曲線對于特定元素的芯能級電子的結合能是固定值，通過光電效應方程可見隨著激發X射線能量增加，出射電子的動能也會增加，從圖5的非彈性平均自由程（IMFP）普適曲線可以看到高動能電子有較大的非彈性平均自由程(IMFP)。HAXPES采用硬X射線作為激發光源，相應的出射電子的動能增加，可以獲取的取樣深度更大。PHI Quantes 硬X射線光電子能譜儀不僅具備了高能硬X射線源Cr Kα (hν=5414.7 eV)，同時還結合了傳統的單色化軟X射線源Al Kα (hν=1486.6 eV）。如圖6中垂直線標記所示，使用Cr Kα作為X射線激發源時，Si 2p電子的非彈性平均自由程是9.5 nm ，而使用Al Kα作為X射線激發源時，Si 2p電子的非彈性平均自由程僅是3.3 nm。一般認為XPS的探測深度是相應非彈性平均自由程的3倍，可見對于Si 2p，Al Kα XPS的探測深度約為10 nm，而Cr Kα XPS的探測深度接近30 nm。圖6. 不同能量的光電子在Si/Ti/Cu/Ag材料中的非彈性平均自由程[2]小結：硬X射線光電子能譜(HAXPES)是采用高能量X射線（~5-10 keV）激發的XPS譜學技術，由于出射的高動能光電子具有更大的非彈性平均自由程，所以HAXPES可以將常規XPS的探測深度（