【摘要】 使用标准实验室光谱仪采集的 XPS 光谱图像数据集往往具有固有的较差的信噪比，因此需要使用多元分析技术来实现数据缩放并避免过长的采集时间 。

自 20 世纪 90 年代起，ImagingXPS 就已在商用 XPS 仪器上使用，但由于空间分辨率和采集时间的历史限制，其在表面化学阐明方面的利用一直很少。仪器和多变量数据分析技术的重大发展在所有这些方面都取得了很大的进步，本文介绍了一系列成像分析，以说明 XPS 成像在各种工业领域的强大功能。

 

在延迟线探测器的发展之前，XPS成像没有提供任何定量信息自这些发展以来，在过去十年左右的时间里，XPS 图像分析的可追溯和定量分析方法的发展已有报道[2,3]。然而，使用标准实验室光谱仪采集的 XPS 光谱图像数据集往往具有固有的较差的信噪比，因此需要使用多元分析技术来实现数据缩放并避免过长的采集时间 。

 

Fig. 1. Peak-background XPS image spectra (FoV ca. 400 m2) for (a) C(1s), (b) N(1s) and (c) Au(4f) photoelectrons, together with (d) an overlay of all three regions, and (e) a linescan across one of the Au spots indicating its dimensions.[1]

 

对于对生物传感应用感兴趣的制药公司使用的交叉耦合微阵列，已通过元素敏感性进行标准化。简而言之，这些系统由印刷在玻璃基板上的规则的金点阵列组成，这些点随后用有机物质传播以促进反应。

 

从图 1 中的缩放图像以及叠加图像中可以清楚地看出，氮与 Au 的定位，这表明成功锚定到 Au 上，并且 Au 颗粒周围含有 C C 物质，这些物质是离散分组的，表明空间效应正在迫使碳部分的方向。

 

值得注意的是，N(1s) 信号不是来自直接与 Au 结合的物质，而是含有“N(O)-C-S”链的一部分。对 N(1s) 信号进行司法分析而不是硫信号的原因有两个：首先，N(1s) 信号与存在的其他胺类氮信号 (约 400 eV) 发生化学位移 (约 405 eV)，其次，强 Si 背景信号妨碍了对硫的充分分析，因此允许与传统获取的光谱相比，可以在更宽的 FoV 上快速识别锚定。

 

Fig.2. (a) C(1s) and (b) O(1s) ‘snapmap’ image spectra acquired at a 10 m probe size, (c) corresponding Raman map acquired at 10 m also, (d) and (e) reconstructedprinciple components derived from analysis of both Raman and XPS data, (f) section of the average Raman spectra from both PCA derived phases. [Data courtesy of ThermoScientific and used with permission].[1]

 

除了 Fulgum 所利用的技术之外，与拉曼光谱的相关性现在也相对容易，仪器制造商现在在一台仪器上提供 XPS 和拉曼作为标准，并且重要的是具有相同的探头尺寸（约 10 微米）。图2 显示了简单系统的 XPS-拉曼组合分析结果，其中在 PET 基底上观察到染色。尽管沾上和沾外的 XPS 分析很常见，但污染物的成分可能仍然难以捉摸。

 

然而，随着拉曼光谱的增加以及商业和免费拉曼光谱库的可用性（例如参见[66]），化学识别和量化每个相的能力变得更容易，因此在工业领域开辟了更多途径例如药学、化妆品、地质学和矿物学

 

[1]David J. Morgan,Imaging XPS for industrial applications,Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena,Volume 231,2019,Pages 109-117,ISSN 0368-2048,

[2] C.M. Demanet, Vacuum 37 (1987) 465–467.

[3] K. Yates, R.H. West, Surf. Interface Anal. 5 (1983) 217–221.