X射线光电子能谱学（英文：X-ray photoelectron spectroscopy，简称XPS）

X射线光电子能谱学是一种用于测定材料中元素构成、实验式，以及其中所含元素化学态和电子态的定量能谱技术。这种技术用X射线照射所要分析的材料，同时测量从材料表面以下1纳米到10纳米范围内逸出电子的动能和数量，从而得到X射线光电子能谱。X射线光电子能谱技术需要在超高真空环境下进行。

XPS是一种表面化学分析技术，可以用来分析金属材料在特定状态下或在一些加工处理后的表面化学。这些加工处理方法包括空气或超高真空中的压裂、切割、刮削，用于清除某些表面污染的离子束蚀刻，为研究受热时的变化而置于加热环境，置于可反应的气体或溶剂环境，置于离子注入环境，以及置于紫外线照射环境等。

XPS可以用来测量：

进行X射线光电子能谱技术可以采用商业公司或个人制造的XPS系统，也可采用一个基于同步加速器的光源和一台特别设计的电子分析器组合而成。商业公司制造的XPS系统通常采用光束长度为20至200微米的单色铝Kα线，或者采用10至30微米的复色镁射线。某些经特殊设计的少数XPS系统可以用于分析高温或低温下的挥发性液体和气体材料，以及在压强大约为1托的真空下进行工作，但这类XPS系统通常都相对少见。

1887年，海因里希·鲁道夫·赫兹发现了光电效应，1905年，爱因斯坦解释了该现象，并为此获得了1921年的诺贝尔物理学奖。两年后的1907年，P.D. Innes用伦琴管、亥姆霍兹线圈、磁场半球（电子能量分析仪）和照像平版做实验来记录宽带发射电子和速度的函数关系，他的实验事实上记录了人类第一条X射线光电子能谱。其他研究者如亨利·莫塞莱、罗林逊和罗宾逊等人则分别独立进行了多项实验，试图研究这些宽带所包含的细节内容。

XPS的研究由于战争而中止，瑞典物理学家凯·西格巴恩和他在乌普萨拉的研究小组于第二次世界大战后，在研发XPS设备中获得了多项重大进展，并于1954年获得了氯化钠的首条高能高分辨X射线光电子能谱，显示了XPS技术的强大潜力。1967年之后的几年间，西格巴恩就XPS技术发表了一系列学术成果，使XPS的应用被世人所公认。在与西格巴恩的合作下，美国惠普公司于1969年制造了世界上首台商业单色X射线光电子能谱仪。1981年西格巴恩获得诺贝尔物理学奖，以表彰他将XPS发展为一个重要分析技术所作出的杰出贡献。

XPS的原理为利用X射线照射样品，激发原子的内层电子及价电子，使其发射出来，激发出来的电子称为光电子。通过测量不同能量的光电子的数目，以结合能或光电子的动能（结合能，Binding Energy(Eb)，Eb=hv(光子能量)-Ek（光电子动能）-w（功函数））为横坐标，相对强度（counts/s）为纵坐标可做出光电子能谱图，从而获得试样有关信息。因X射线光电子能谱学对化学分析极为有用，还被称为化学分析用电子能谱学（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）。

一台标准商业化的XPS系统的主要组件包括：

此外，部分商业化设备还可根据客户要求加装：

XPS主要功能有三个：

通过仪器操作及数据处理，还可获得以下信息：

其中分辨素主要受X射线光斑大小限制（可达到10微米量级）。

加装了其它设备后（如离子枪），还可以获得：

高级系统的功能：

参见

相关方法：