表面分析家｜什么是表面分析

大家好。我们很荣幸且高兴的向您介绍“表面分析家”公众号的成立。本公众号的成立是基于我们一个远大的愿景：为大家带来有关表面分析的最新技术、应用、教育、出版文献以至市场的最新趋势、动态以及发展等等。

在表面分析领域工作了几十个年头，我们觉得我们有责任和义务做出更多的贡献，并致力于帮助将整个表面分析界的知识带到一个更高的水平。这就是我们建立“表面分析家”这个平台的最大愿景。

表面分析家–以传承和分享相关知识为目标

表面分析在技术和研发领域得到了广大的应用，当中包括材料特性、有机和无机化学、金属与矿物、聚合物、光电、电池、环境、半导体等等。从研究到实际产品化，表面分析一直是帮助现代技术发展的关键部分，也对为人类带来更好的生活贡献出一分力。

如上图所示，

表面科学可以应用于许多不同的领域。

让我们从表面开始

首先，我们来讨论一下什么是表面？

根据定义，表面是一个界面，是从一种材料到另一种材料的明显不连续。由于任何变化都不是瞬间的，所以任何真实的表面都有一个有限的深度。在表面分析中，表面深度常常是由用来表侦它的技术来定义的。这个深度可能从一个原子层(大约1-5 Angstrom)到1μm不等。

表面就像一个人的皮肤，是和任何外界做“第一层”互动的媒介。

上图作出了这样的示意图并同时列出了在一些相关应用时的重要性。

在理论上，我们通常必须像上面所说的“定义”去理解问题。然而，如果我们能用一些现实生活中的例子来表达这种“定义”，有时会让人更容易理解。所以如果我们要用一些生活中的表达方式来描述“表面”，也许我们可以把它比作是一个人的皮肤或外表穿着。我们的皮肤总是与其他事物或其他人互动的第.一个“界面”。这样，我们就很容易理解任何事物的表面是多么重要的一个因素。(嗯，好看的人总是有优势的，不要再抱怨你的另一半总爱打扮了。)

那么让我们来看看表面分析的一个例子

由于表界面那么的关键，这使得能够分析和表侦它成为一个重要的目标。下面列出了一些常用的表面分析技术:

• 表面形貌Topography

       目测、光学显微镜、SEM...等等

• 元素Elemental / 化学态Chemistry

        X射线光电子能谱 (XPS)俄歇电子能谱 (AES)二次离子质谱 (SIMS)EDS, RBS, XRF, FTIR, EELS, RAMAN…. 等等

以俄歇电子能谱(AES)为例，其同时具备有SEM的功能，而AES一般分析深度在表面5nm左右，空间分辨能力则在3nm。下图表示了一个我们如何表征一个钢铁样品的例子。中上图是10000倍放大倍率下样品表面的SEM图像。可以观察到晶粒结构。然后进行多点AES分析，依次为#1~#4点，并显示各自的俄歇光谱。从光谱数据中，可以很容易地观察到4个选定点表面上的检测元素是非常不同的。俄歇分析工具可以进一步执行所谓的俄歇成像，以显示二维的元素分布，如中下图所示。

上图是俄歇电子能谱(AES)的表面分析实例。从中上位置的SEM图像开始 > 定义了4个点的俄歇能谱多点分析 > 最后进行了俄歇成像(中下图)得出表面的元素分布

透过简单的实例，

我们确实看到了表面分析的表侦能力非常强大~

如上所述，表面分析的确是一种已被验证在现代技术中提供了重要贡献的技术，这些贡献更为世界带来更美好的科技和生活。当然，现实中不可能只通过一种单一的技术就获得所有的材料信息。相反，有许多表面分析技术可以帮助表侦材料表面的完整信息。下图是出自世界知名的分析公司EAG非常有名的SMART Chart图，列出了各种分析手段在多种不同表侦范畴的比较。

EAG公司的SMART Chart图，总结了各种技术在检测限、采样深度、分析光斑大小等的比较

小结

表面分析家将致力于为大家带来更多表面分析相关的信息共享。我们也非常欢迎各位同仁与我们分享你们的知识和信息。又或者您有一些表面分析相关的问题，也可以和我们联系，那么我们可以在后期的分享中讨论和解答。我们希望通过在这里建立一个可以共享的表面分析知识平台，希望我们所有人都能从中受益，并最终继续为我们的 表面分析家作出贡献。

背景

表面分析家由PHI CHINA发起，公司于 2010 年在中国成立，是日本ULVAC-PHI 在中国的代表。我们专注于表面分析技术和仪器设备，包括XPS、AES、TOF SIMS和动态 SIMS。PHI CHINA的技术人员都拥有多年的表面分析业工作经验，专注于表面分析仪器的设计制造、售后仪器优化和最终的应用表侦以达到最佳的数据成果和产品优化等等。