表面测试系统

对表面形貌进行测试。

最大10万倍放大倍数。

固体有一定的几何外形，借通常的仪器和计算可求得其表面积。但粉末或多孔性物质表面积的测定较困难，它们不仅具有不规则的外表面，还有复杂的内表面。通常称1g固体所占有的总表面积为该物质的比表面积(specific surface area,单位为㎡/g)。比表面测试主要即指测试固体比表面积的方法和过程，固体尤其是多孔固体的比表面测试，无论在科研还是工业生产中都具有十分重要的意义。

比表面积是衡量物质特性的重要参量，其大小与颗粒的粒径、形状、表面缺陷及孔结构密切相关；同时，比表面积大小对物质其它的许多物理及化学性能会产生很大影响，特别是随着颗粒粒径的变小，比表面积成为了衡量物质性能的一项非常重要参量，如目前广泛应用的纳米材料。

表面分析系统包括x射线光电子能谱（XPS）仪和紫外光电子能谱（UPS）仪，利用表面分析系统，可从原子层面上分析阴极材料的净化效果，分析激活前后阴极表面原子的构成和排列，进而可较深入地研究阴极的激活机制和NEA特性的形成机制。下面简单介绍激活评估实验系统中的表面分析子系统：

x射线光电子能潜（XPS）仪采用的是Perkin Elmer公司生产的PHl5300 ESCA系统。

其主要性能指标如下：

（1）峰值灵敏度可达10⁵计数/称（半高宽为0.8 eV），峰值灵敏度>10⁶计数/称（半高宽为1.0 eV）；

（2）表面分析审的极限真空度<1.5×10^-8Pa；

（3）变角XPS分析时掠射角的变化范围为5°～90°；

（4）X射线源的功率是可调的。

实验系统中的XPS仪采用了双阳极x射线源，其结构如图所示，主要由灯丝1、灯丝2、阳极1、阳极2和过滤窗几组成。两个阳极靶采用不同的材料制成，其中一个足Mg靶，另一个是Al靶，这样使该XPS仪具有两种激发源，阳极靶的这种结构对鉴别俄歇峰是有利的。过滤窗口是由铝箔制成的，铝箔滤窗可以有效防止来自X射线源的辐射，阻止来自阴极灯丝的电子混入能量分析

器中，对样品溅射时可以使阳极表面免受污染。

该XPS系统采用的半球型能量分析器是静电偏转式的，分析器外部采用可屏蔽杂散磁场十扰的合金材料，能够精确地对电子的能量分布进行测定，能量分析器词过控制电压产生电场，具有一定能量的被测电子进入分析器入口后，就会在电场的作用下发生偏转，然后在出口处聚集，最后通过内部的检测器进行收集、放大和处理。

该XPS系统采用无油系统的泵配置，使其性能更加可靠。在主真空室上设计了两个盲口，一个用于表面分析室通过带波纹管的管道与激活系统真空室的连接，连接处设计有一个闸板阀，只在样品传送时才开启，这样就将两个超高真空系统的互相影响降到最低。另一个盲口用于扩展紫外光电子能谱（UPS）仪。

紫外光电子能谱（UPS）仪采用的是PH106一180型UPS系统。该系统工作时真空度约为1.3X10-6Pa，分辨率可达几十毫电子伏。紫外光电子能谱仪使用的是紫外范围的光子，紫外光比x射线能量低，是用来激发样品最外层即价壳层电子的，所以紫外光电子能谱仪多用来研究样品的能带结构和表面态情况。该表面分析系统中的能量分析器与表面分析室为UPS和XPS共同使用，UPS系统的紫外光源为He气体放电时产生的HeⅠ（21.22 eV）和HeⅡ（40.81eV）共振线。