1.5.3 XPS分析技术探测信息深度
很多技术人员喜欢把XPS的测试结果与XRD或EDS进行对比，其实对于XRD和EDS，其更接近于材料的本体分析，而XPS是真正的表面分析。通常表面的组成和材料本体是有很大差异的，表面有扩散层、活化层、吸附层，甚至还有刻意制备的掺杂层、包覆层、钝化层等，导致表面和基底材料成分有很大差异。
1.非弹性散射平均自由程概念
关于XPS的探测深度，我们首先来介绍一下非弹性散射平均自由程（IMFP／λ）的概念。非弹性散射平均自由程λ是一定能量的电子连续两次发生非弹性碰撞所经过的平均路程。
X射线照射到样品表面会深入样品，激发样品中的电子从表面逃逸出去。只有从表面区域发射的没有能量损失的电子才会产生光电发射峰（图1.14（a））；从表面区域发射的电子由于非弹性相互作用而失去了一些能量，这将导致散射背景（图1.14（b））；以振幅发射的电子将在非弹性碰撞中失去所有动能，并不会逃逸出样品表面（图1.14（c））。
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图1.14 X射线激发样品电子逃逸示意图
2.XPS检测深度
XPS的信号来源主要和λ有关。从图1.15可以看出，XPS的信息深度大约为3倍平均自由程，综合可探测到电子的比例为95%左右；对于能量在100～1 000 eV的电子来说，非弹性散射平均自由程λ的典型值为1～3 nm的量级，3倍的平均自由程不超过10 nm，这也就是常规XPS的信息检测深度了。
当前商业化的XPS多采用Al KαX射线，从图1.16同样也可以看出XPS光电子动能范围为100～1 000 eV，对应的电子逃逸深度是几纳米。更深的光电子在往外逃逸的过程中发生连续的碰撞，造成能量损失，很难逃逸到样品表面，因此检测不到更深的光电子信号。
图1.15 XPS探测信息与λ的关系示意图
图1.16 Al KαX射线XPS光电子逃逸深度与电子动能曲线