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发表时间:2020-01-18 09:34作者:铄思百检测来源:铄思百检测

UPS的基本原理和XPS类似,低能的UV光打到样品表面,因为光电效应激发出来的电子被能量分析器所探测,然后我们得到一个UPS谱。

XPS因为所使用的光源能量比较高,所以我们能研究比较深能级的电子信息。而做UPS实验时,我们关注的主要是低结合能的电子信息,也就是外壳层的电子信息。

材料壳层(芯能级)电子的结合能一般在几百eV的量级,所以一般要求我们使用X射线(XPS)。

而如果我们要求探测材料的价带电子,我们使用紫外灯光源就足够了。(UPS)

我们在XPS分析的时候总是提到,XPS测量的材料的元素指纹信息,那么UPS反映的是什么的指纹信息呢?

元素芯能级的电子和原子核靠的非常近,和其他原子相互作用比较弱,反映的是每个原子所代表的元素的本征性质。

原子费米能级附近的电子(价态电子)在材料内部比较巡游,携带的是整个材料体系的性质,因此反映的是材料电子关联相互作用之后的信息。

因为XPS得到的大部分信息是深能级的电子信息,这部分电子与其他电子的相互作用比较弱,因此反映的是他所属的原子的指纹信息。而UPS研究的那些价电子在材料中比较巡游,反映的是电子间复杂关联作用之后的信息。因此反映的是某些分子的“指纹“信息,或者是整个材料的整体性质。

在X射线光电子能谱中,当原子的化学环境改变时一般都可以观察到内层电子峰的化学位移;紫外光电子能谱主要涉及分子的价层电子能级,成键轨道上的电子往往属于整个分子,它们的谱峰很宽,在实验上测量化学位移很困难。但是,对于非键或弱键轨道中电离出来的电子,它们的谱峰很窄,其位置常常与元素的化学环境有关,这是由于分子轨道在该元素周围被局部定域。

小结:

1. UPS的工作原理和XPS一样,但是能量远远小于X光,因此有比较好的能量分辨率来研究价带的电子结构,是XPS手段的一个重要补充。

2. XPS探测的是芯能级的电子信息,反映的是对应元素的本征线性,由此来对材料的元素组成,元素价态情况等进行分析。

3. 而UPS探测的是价带电子的结构信息,价带电子在材料中比较巡游,到处运动,反应的是整个材料的关联电子结构。

4. 一般的UPS光源通过对惰性气体放电来实现,He、Ne、Ar、Kr、Xe等,能量一般在几十个eV左右。

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