从技术到市场，3分钟让你了解表面分析技术（附2019年全球数据）

表面分析技术

固体表面附近的几个原子层内具有许多与体内不同的性质（如化学组成、原子排列、电子状态等等）。

在表面附近，由于垂直于表面方向的晶体周期性发生中断，相应的电子密度分布也将发生变化，从而形成一空间突变的二维区域。材料的许多重要物理化学过程首先发生在这一区域，材料的许多破坏和失效也起源于表面和界面，例如金属表面氧化、腐蚀、磨损、粘接、润滑以及金属材料的脆性、断裂等均与表面或界面的特性有关。同时，由于这一突变区的存在，使材料表面产生许多新的物理化学性质。

基于此, 世界各国通过各种处理方法使材料表面某种(些)特性突出, 或制造具有特殊性质的薄膜来改造材料或器件的功能，使之成为研制开发新材料的一种有效方法。表面分析技术随之发展起来。

为有效进行物质表面分析，上世纪30年代开始，一系列物质表面分析的探测和显微镜技术相继出现并日臻完善，为表面研究提供了良好的实验条件，其基本原理是用一个探束（光子或原子 、电子、离子等）或探针（机械加电场）去探测样品表面，并在两者相互作用时，从样品表面发射或散射电子、离子、光子及中性粒子（原子或分子）等。检测这些粒子的能量、质荷比、束流强度等就可得到样品表面的各种信息。

根据这些信息的特点，表面分析可大致分为表面形貌分析、表面成分分析和表面结构分析三类：

1. 表面形貌分析指“宏观”几何外形分析，主要应用电子显微镜（TEM、SEM等）、场离子显微镜（FIM）、扫描探针显微镜（SPM，如STM、AFM等）等进行观察和分析。

2. 表面成分分析包括表面元素组成、化学态及其在表层的分布(横行和纵向)测定等，主要应用X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）、电子探针、二次离子质谱（SIMS）和离子散射谱（LSS）等。

3. 表面结构分析指研究表面晶相结构类型或原子排列，主要应用低能电子衍射（LEED）、光电子衍射（XPD）、扫描隧道显微镜和原子力显微镜等。

由于各种方法的原理、适用范围均有所不同，因而从不同层面给人们提供了认识微观世界的手段。

表面分析市场

从市场来看，2015年到2019年期间，全球表面分析市场以超6.2%的复合年增长率增长。据相关报道显示，2019年表面分析市场总额为40.3亿美元，较2018年同比增长5.13%。

2019年全球不同地区表面分析市场分析

从地区上看，2019年美国及加拿大地区是表面分析最大市场，市场额约为11.66亿美元，占比约为29%；其次是欧洲地区，市场额约为9.22亿美元，占比约23%；日本地区以8.68亿美元的市场额，位居第三，占2019年总体市场的约22%；中国地区表面分析市场额约为4.95亿美元，占比约为12%；印度、亚太其他地区、拉丁美洲以及世界其他地区市场额相对较小，约为5.78亿美元，占比约为14%。

美国及加拿大、欧洲和日本三个地区是表面分析最大的市场，都超越了中国。这三个地区科技都相对发达，且这三个地区的复合年增长率也都超过平均水平，可以推测美国及加拿大、欧洲和日本在表面分析相关领域较为领先，某些应用表面分析技术的领域也较中国更为发达。

2019年不同领域表面分析市场分析

从应用领域来看，2019年表面分析在工业领域市场额占比最高，约达到19.32亿美元，约占48%；此次为政府相关单位，市场额约为14.09亿美元，约占总量的35%；表面分析制药/生物和环境领域市场额分别为3.1亿美元和2.74亿美元，占比分别约为8%和7%；农业/食品、医院/临床/其他等领域市场额相对较少，均占表面分析市场总额的1%左右。

表面分析市场主要集中在工业和政府两个领域，市场额分别为19.32和14.09亿美元，占表面分析市场总体的83%。工业中，表面分析技术在半导体、能源、聚合物、冶金金属、纺织品、纸张和包装等行业起到了至关重要，应用较为广泛，而政府相关单位主要承担了科学研发任务，对表面分析仪器的需求量较大。

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此背景下，由国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心、北京理化分析测试学会表面分析专业委员会、中国分析测试协会高校分析测试分会、全国微束分析标准化技术委员会表面化学分析分技术委员会及仪器信息网联合举办的“第四届表面分析技术应用论坛——表面分析技术在新材料研究中的应用”暨“表面化学分析国家标准宣贯会”主题网络会议将于2020年5月8日举行。

会议邀请了李景虹院士等10位表面分析领域的研究应用专家、相关仪器技术专家，针对标准、技术进展等进行一一解读，为从事表面分析及材料研究的人士提供在线交流平台。

主持人：姚文清（清华大学 高级工程师）

报告一：李景虹 院士(清华大学 化学系):界面电化学研究进展

报告二：朱俊发(中国科学技术大学 教授):同步辐射光电子能谱技术及其应用

报告三：谢佳哲(Park帕克原子力显微镜 应用专家)：AFM原子力显微镜在半导体产业应用案例介绍

报告四：毕迎普(中国科学院兰州化学物理研究所 研究员):光催化剂原子间光生电荷迁移及化学价键动态变化研究

报告五：王海(中国计量科学研究院 实验室主任/副研究员):国家标准“GB/T 33498-2017表面化学分析 纳米结构材料表征”宣贯

报告六：史南南(赛默飞世尔科技（中国）有限公司 应用工程师):XPS表面分析联用技术和应用——REELS、UPS、Raman

报告七：刘芬(中国科学院化学研究所 副研究员):XPS中绝缘样品和薄膜样品分析

报告八：王文昌(岛津企业管理（中国）有限公司 应用工程师):岛津X射线光电子能谱应用实例介绍

报告九：吴正龙(北京师范大学 教授级高工):光电子能谱（XPS）定量分析综述

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