X射线光电子能谱学 X射线光电子能谱学英文Xray photoelectron spectroscopy简称XPS是一种用於测定材料中元素构成实验式以及其中所含元素化学态和电子态的定量能谱技术这种技术用X射线照射所要分析的材料同时测量从材料表面以下纳米到纳米范围内逸出电子的动能和数量从而得到X射线光电子能谱X射线光电子能谱技术需要在超高真空环境下进行在几十个毫巴气压下分析样品的常压XPS技术也有所发展 XPS是一种表面化学分析技术可以用来分析金属材料在特定状态下或在一些加工处理后的表面化学这些加工处理方法包括空气或超高真空中的压裂切割刮削用於清除某些表面污染的离子束蚀刻为研究受热时的变化而置于加热环境置于可反应的气体或溶剂环境置于离子注入环境以及置于紫外线照射环境等 XPS也被称作ESCA这是化学分析用电子能谱学Electron Spectroscopy for Chemical Analysis的简称 XPS能够检测到所有原子序数大于等于的元素即包括锂及所有比锂重的元素而不能检测到氢和氦 对大多数元素而言的检出限大约为千分之几在特定条件下检出极限也有可能达到百万分之几例如元素在表面高度集中或需要长时间的累积时间 XPS被广泛应用於分析无机化合物合金半导体聚合物元素催化剂玻璃陶瓷染料纸墨水木材化妆品牙齿骨骼移植物生物材料油脂胶水等 XPS可以用来测量 表面的元素构成通常范围为纳米到纳米 纯净材料的实验式 不纯净表面的杂质的元素构成 表面每一种元素的化学态和电子态 表面元素构成的均匀性 进行X射线光电子能谱技术可以采用商业公司或个人制造的XPS系统也可采用一个基于同步加速器的光源和一台特别设计的电子分析器组合而成商业公司制造的XPS系统通常采用光束长度为至微米的单色铝Kα线或者采用至微米的复色镁射线某些经特殊设计的少数XPS系统可以用於分析高温或低温下的挥发性液体和气体材料以及在压强大约为托的真空下进行工作但这类XPS系统通常都相对少见 由于对特定波长的X射线其能量是已知的对于每一个出射电子所具有的电子结合能可以由下面公式求出 E binding  E photon   E kinetic  ϕ  displaystyle EtextbindingEtextphotonleftEtextkineticphi right 其中 E binding displaystyle Etextbinding 是电子结合能 E photon displaystyle Etextphoton 是所用的X射线的光子的能量 E kinetic displaystyle Etextkinetic 是被测量到的电子的动能 ϕ displaystyle phi  是能谱仪而不是材料的功函数与材料表面相关这一公式是基于欧内斯特卢瑟福在年的工作得来的