系统的组成

系统整体结构

X射线光电子能谱仪主要用于材料表面的元素和价态分析。其主要构成部分包括超高真空系统、传样系统、功能组件、电气控制系统、水冷机和客户操作端。图 69 和图 70 分别为XPS系统的整体结构图和示意图。

超高真空系统

超高真空系统主要由3个不锈钢腔体（分析腔、准备腔、进样腔组成）、阀门、泵组、真空计和气路组成，如图 71 所示。分析腔（Ana）用于样品的测试，准备腔（Prep）用于样品的中转传输（与通过真空互联系统与STM、ARPES、PLD和OxMBE连接），进样腔（Entry）用于样品从大气中进入系统。

所有V开头的标注均为气动阀门，其中V1和V2分别为隔离“分析腔-准备腔”和“准备腔-进样腔”的气动闸板阀，在用户操作端控制。其余阀门为自动控制阀门，无需操作。

T1-T5为分子泵。T1负责分析腔，T2负责进样腔，T3负责准备腔，T4、T5用于功能模块的差分抽气系统。B1-B3为油泵，主要作用有四个，一是为分子泵提供前级真空；二是参与离子枪的差分抽气系统；三是参与He和Ar的气路清洗；四是参与磁透镜的差分抽气。TSP为钛升华泵，在分析腔和准备腔各有1个，用于进一步提高真空度。IP1为离子泵，用于提高FEG的真空度。

G1、G2、G3、G4、G8为真空计，通常G1不差于5x10^-10 mbar，G4不差于1x10^-10 mbar，G3在差于1x10^-7 mbar时不得打开V2。蓝色线为氦气和氩气气路。

Note

空气敏感样品可经由（1）手套箱或其他系统，自准备腔中转进入分析腔；（2）气氛保护转移仓，由进样腔传入真空系统。

V1、V2 需在传样杆（Arm）退到底时才能进行操作，以防发生碰撞。

传样系统

传样系统主要由大气进样（图 72 ）和互联系统进样（图 73）两套机制组成。

大气进样时，XPS的标准样品托通过进样腔进入，经磁力传样杆1送至样品停放台，再由磁力传样杆2送至分析腔内的样品台。

通过互联系统进样时，如图 73 右下角所示，需要将互联系统中的旗形托插入XPS转换托以适应XPS的样品台。具体传样过程为：

互联系统样品经由UFO抓取头，自互联系统送入升降梯的样品舱内；
升降梯降下高度后，由磁力传样杆3抓取样品；
升降梯升起后，由磁力传样杆3将样品送入位于XPS准备腔的样品停放台上的转换托；
由磁力传样杆2将样品送至分析腔内的样品台。

功能组件

在超高真空系统和传样系统的基础上，XPS的功能主要通过功能组件的加入来实现。除能量分析器外，XPS的功能组件主要包括：电子枪、离子枪、X射线源和光学镜头等。

电气控制系统

电气控制系统集成在电气控制柜中，通过电源线和数据线衔接系统上的各个部件和客户操作端，一般不需要用户进行操作。

水冷机

水冷机为系统中的X射线源、磁透镜和分子泵等设备提供冷却水，需要定期进行检查和维护，不需要用户进行操作。

客户操作端

客户操作端以计算机方式呈现（SEM部分为手柄控制），是用户除传样操作之外，对系统进行控制的唯一入口。