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基礎理論丨一文解讀XPS與UPS有何區別
來源:測試狗 時間:2020-05-03 01:40:56 瀏覽:9720次

本文由測試狗原創

UPS的基本原理和XPS類似,低能的UV光打到樣品表面,因為光電效應激發出來的電子被能量分析器所探測,然后我們得到一個UPS譜。

基礎理論丨一文解讀XPS與UPS有何區別-1

XPS因為所使用的光源能量比較高,所以我們能研究比較深能級的電子信息。而做UPS實驗時,我們關注的主要是低結合能的電子信息,也就是外殼層的電子信息。


材料殼層(芯能級)電子的結合能一般在幾百eV的量級,所以一般要求我們使用X射線(XPS)。

基礎理論丨一文解讀XPS與UPS有何區別-2

而如果我們要求探測材料的價帶電子,我們使用紫外燈光源就足夠了。(UPS)

基礎理論丨一文解讀XPS與UPS有何區別-3

我們在XPS分析的時候總是提到,XPS測量的材料的元素指紋信息,那么UPS反映的是什么的指紋信息呢?


元素芯能級的電子和原子核靠的非常近,和其他原子相互作用比較弱,反映的是每個原子所代表的元素的本征性質。


原子費米能級附近的電子(價態電子)在材料內部比較巡游,攜帶的是整個材料體系的性質,因此反映的是材料電子關聯相互作用之后的信息。


因為XPS得到的大部分信息是深能級的電子信息,這部分電子與其他電子的相互作用比較弱,因此反映的是他所屬的原子的指紋信息。而UPS研究的那些價電子在材料中比較巡游,反映的是電子間復雜關聯作用之后的信息。因此反映的是某些分子的“指紋“信息,或者是整個材料的整體性質。


在X射線光電子能譜中,當原子的化學環境改變時一般都可以觀察到內層電子峰的化學位移;紫外光電子能譜主要涉及分子的價層電子能級,成鍵軌道上的電子往往屬于整個分子,它們的譜峰很寬,在實驗上測量化學位移很困難。但是,對于非鍵或弱鍵軌道中電離出來的電子,它們的譜峰很窄,其位置常常與元素的化學環境有關,這是由于分子軌道在該元素周圍被局部定域。


基礎理論丨一文解讀XPS與UPS有何區別-6


小結:

1. UPS的工作原理和XPS一樣,但是能量遠遠小于X光,因此有比較好的能量分辨率來研究價帶的電子結構,是XPS手段的一個重要補充。 

2. XPS探測的是芯能級的電子信息,反映的是對應元素的本征線性,由此來對材料的元素組成,元素價態情況等進行分析。

3. 而UPS探測的是價帶電子的結構信息,價帶電子在材料中比較巡游,到處運動,反應的是整個材料的關聯電子結構。

4. 一般的UPS光源通過對惰性氣體放電來實現,He、Ne、Ar、Kr、Xe等,能量一般在幾十個eV左右。


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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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