یکی از آنالیزهایی که براساس برهمکنش بین پرتوی ایکس و نمونه شکل گرفته است، آنالیز XPS میباشد. X-ray Photoelectron Spectroscopy یک آناليز قدرتمند براي ارزيابي سطح نمونه به شمار ميرود كه اولين بار در سال 1887 توسط هرتز و بر مبناي اثر فوتوالكتريك بنا شد و از سال1960 توسط دانشمنداني مانند Siegbahn رشد مضاعف يافت. آناليزXPS ، در حقيقت يك تكنيك كمي ـ طيفي است كه در آن نوع عناصر و تركيب شيميايي عناصر موجود در سطح نمونه قابل استخراج است.
مهمترين كاربردهاي اين آزمایش را ميتوان به شرح ذيل بيان نمود:
1- شناسايي عناصر (همه عناصر به جز هيدروژن و هليوم با اين روش قابل شناسايي ميباشند)
2- تعيين تركيب عناصر سطح (معمولاً در فاصله 10-1 نانومتر از سطح) با دانستن انرژي قيدي، شكل پيك و اندازهگيري پارامتر اوژه ميتوان تركيب شيميايي عناصر را شناخت.
3- تعيين عناصر آلوده كننده سطح
4- تعيين يكنواختي تركيب
5- ضخامت يك تك لايه و يا ماده چند لايهاي
6- پروفايل عمقي براساس مسير فرودي پرتو ايكس. ميتوان پروفايل عمقي سطح نمونه را نيز ارزيابي نمود. اين آناليز براي تركيبات غيرآلي، آلياژهاي فلزي، نيمرساناها، پليمرها، شيشهها، سراميك و حتي در صنعت كاغذ، چوب و صنعت بنزين استفاده ميشود.
مهمترین کاربردهای آزمون XPS را می توان به شرح ذیل بیان نمود:
1- شناسایی عناصر (همه عناصر به جز هیدروژن و هلیوم با این روش قابل شناسایی می باشند)
2- تعیین درصد نسبی عناصر
3- تعیین عناصر آلوده کننده سطح
4- بررسی برهمکنش های مولکولی در ساختار
5- تعیین ضخامت لایه ها
همان طور که دیده می شود علاوه بر پیک های آلومینیوم، پیک های متعلق به کربن و اکسیژن نیز مشاهده می شود. از آن جایی که کربن بسیار سطحی است و الکترون های آزاد شده از آن به سادگی از سطح جامد فرار می کنند؛ پیک کربن ساده و بدون ساختار است. در آنالیز XPS ، پیک های اوژه (اتمی که در اثر تابش اشعه ایکس یا تابش الکترون های پر انرژی، الکترونِ لایه ی داخلی آن از قید هسته جدا شده است تمایل دارد تا به حالت پایدارتری برسد بنابراین، الکترون از لایه های بالاتر اتم به این لایه ی داخلی منتقل می شود و همراه با این انتقال، انرژی آزاد می شود که می تواند الکترون های بیرونی را از قید اتم رها کند که این الکترون و پیکی که نماینده انرژی آن است را اوژه نامند) نیز ظاهر می شوند که اگرچه حاوی اطلاعات زیادی اند اما ممکن است که با پیک-های XPS ، اشتباه گرفته شوند که برای تمایز آنها از یکدیگر می توان انرژی فوتون فرودی را تغییر داد که با تغییر انرژی فوتون فرودی، محل پیک اوژه تغییر نمی کند اما محل پیک XPS جابه جا می شود که از نظر عملی این کار میسر نیست بنابراین مناسب ترین کار برای تمایز این دو نوع پیک، مقایسه موقعیت پیک ها با موقعیت استاندارد آن هاست.
در طیف نشان داده شده پیک های آلومینیوم مربوط به لایه های 2s و 2p نیز دیده می شوند. پیک های بسیار کوچکی پشت این پیک ها در انرژی های کمتر وجود دارد که ناشی از جذب انرژی به وسیله پلاسمون هاست که انرژی آنها حدود چند الکترون ولت است. در کنار پیک های (Al (2s و (Al (2p، پیک های کوچکی وجود دارند که مربوط به آلومینیوم اکسید شده است که موقعیت مربوط به Al0 و Al+3 در داخل شکل 4 مشاهده می شود.
انرژی پیوندی الکترونِ مدارهای داخلی یک اتم بستگی به محیط شیمیایی اطراف آن یا پیوند اتمی دارد. در کنار آنالیز سطح و آنالیز عنصری مواد به کمک XPS، با استفاده از اثر جابه جایی شیمیایی می توان اطلاعاتی در مورد محیط شیمیایی اطراف اتم به دست آورد. مقدار جابجایی شیمیایی در مواد گوناگون متفاوت است و میتواند از 15-0.5 الکترون ولت تغییر کند.