Tender X-ray Photoelectron Spectroscopy (TX-XPS, 1.75~6 keV)
柔X光光電子能譜(TX-XPS) 是一種先進的分析技術，用於以異常精確度調查材料的電子結構和表面性質。 在 1.75 到 6 keV 的嫩 X 射線能量範圍內運作，TX-XPS 提供了有價值的見解，可在原子層面上了解材料組成和鍵合狀態。 TX-XPS 的機制涉及用嫩 X 射線照射樣品表面，這些射線具有足夠的能量水平，可以從材料中的原子中排出核層電子。 結果，從樣品表面發射出光電子，攜帶有關材料元素組成和化學環境的資訊。
透過使用精密的檢測系統分析這些光電子的動能和強度，TX-XPS 研究人員能夠確定材料中存在的特定元素，確定它們的化學狀態，並繪製出表面物種的空間分佈圖。 這種強大的分析技術在催化、材料科學和半導體研究等領域有著廣泛的應用，為理解材料行為和優化材料性質以滿足各種技術應用提供了寶貴的見解。
同步輻射光源的優點在於可以非常方便地調整照射樣品的X射線能量。 根據左側的電子動能和平均自由程圖表，隨著不同的X射線能量，偵測到的樣品有效深度也會改變。
傳統實驗室中的XPS深度分析必須結合離子束處理，以去除表面材料以測量更深層的訊號。 然而，這也會破壞樣品結構，可能影響樣品的特性。
同步輻射XPS可以利用連續的能量調整來檢測不同深度的樣品訊號，而不破壞樣品表面結構，從而確保樣品結構的完整性和訊號的真實性。
光電催化
XPS對NTG光陽極進行了化學分析環境的測定。 寬掃描光譜（圖2a）確定了C 1s，O 1s，Ti 2p和N 1s。 XPS O 1s光譜（圖2b）顯示在530.35 eV（Ti-O鍵結）和532.85 eV（NTG膜表面的C=O）的貢獻。 高解析度XPS C 1s光譜（圖2c）指示在289.5 eV和C-O-C鍵處存在殘留碳。 此外，NTG膜的高分辨率N 1s光譜（圖2e）揭示了在399.7 eV和407.4 eV處的貢獻，與N-Ti-N和NO-Ti類型結構中的替代和間隙氮有關。 XPS光譜顯示了TiO2中的N摻雜，其中氮存在於TiO2晶格中。
參考文獻：
MI Carreño-Lizcano, Andrés F. Gualdrón-Reyes, V. Rodríguez-González, JA Pedraza-Avella, ME Niño-Gómez. Photoelectrocatalytic phenol oxidation employing nitrogen-doped TiO2-rGO films as photoanodes. Catalysis Today 2020, 341, 96-103.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0920586119300495
化學
XPS被用來獲得透過界面活性劑輔助非水解途徑合成的兩種可控尺寸的二維WS2膠體奈米片（NFLs）的結構理解。 對NFLs樣品B（藍色）的XPS分析顯示了WS2的2H和1T/1T’形式的存在，其中1T’-WS2是主要形式（56.8±5.4%），如圖3a所示。 在對應於WOx物種的訊號中觀察到部分氧化的證據。 在圖3b中，S 2p區域顯示了三個成分，顯示WS2中存在S2-離子以及與WOxSy形成相關的兩種硫離子（S22-和S2-）。 S 2p物種雙峰峰值的比值超過了理論值，可能是由於其他硫物種的微小貢獻。 S 2p和W 4f之間的原子比與化學計量比一致。 在WS2 NFLs樣品A（綠色）中觀察到了類似的化學成分和結構，這表明烷胺影響了反應性和橫向尺寸，但未影響原子結構。 XPS技術在提供化學分類和1T/1T’和2H兩種晶相存在的資訊方面表現出了有效性。
參考文獻：
Scarfiello R., Mazzotta E., Altamura D., Nobile C., Mastria R., Rella S., Giannini C., Cozzoli P.D., Rizzo A., Malitesta C. An Insight into Chemistry and Structure of Colloidal 2D-WS2 Nanoflakes: Combined XPS and XRD Study. Nanomaterials 2021, 11, 1969.
https:// doi.org/10.3390/nano11081969
腐蝕研究
以腐蝕反應特性作為研究重點，利用XPS深度剖析技術了解腐蝕的FeSiAl合金（FSA）中元素組成的變化。 圖4a顯示了識別出的表面元素（Fe，Si，Al，O，C，Cl）的調查譜。 透過對FSA進行不同濺射時間（0-390秒）的Ar離子束剖析計算了元素濃度，如圖4b所示。 在腐蝕後的表面上，Fe，O和C占主導地位，顯示出富含Fe的物質的普遍性。 深度XPS分析探討了Fe和C的組成和氧化狀態。 Fe 2p3/2光譜顯示隨著濺鍍時間的增加，Fe濃度發生了變化（圖4c）。 觀察到了Fe的轉變（Fe0→Fe2+→Fe3+），並識別了FeCl3，Fe2O3，FeO和Fe3O4等化合物。 較深區域顯示了不同的組成，展示了腐蝕層的複雜性。 高解析度的C1s光譜分析顯示了C–O，C=O，C=C/C–C和C–C鍵（圖4j）。 氧含有基團和分子COx的存在顯示了CO2參與了腐蝕過程。 濺鍍時間期間化學成分的變化顯示了從Fe0 → Fe2+ → Fe3+ 的轉化過程。 該研究為理解材料的腐蝕行為和組成演變提供了詳細的見解，對於理解材料中的腐蝕機制至關重要。
參考文獻：
Guo, Yang; Ali, Rashad; Zhang, Xingzhong; Tian, Wei; Zhang, Li; Lu, Haipeng; Jian, Xian; Xie, Jianliang; Deng, Longjiang (2020). Raman and XPS depth profiling technique to investigate the Corrosion behavior of FeSiAl alloy in a salt spray environment. Journal of Alloys and Compounds, 834(), 155075.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838820314389