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基礎(chǔ)理論丨一文解讀XPS與UPS有何區(qū)別

來(lái)源：測(cè)試狗時(shí)間：2020-05-03 01:40:56 瀏覽：5544次

本文由測(cè)試狗原創(chuàng)

UPS的基本原理和XPS類似，低能的UV光打到樣品表面，因?yàn)楣怆娦?yīng)激發(fā)出來(lái)的電子被能量分析器所探測(cè)，然后我們得到一個(gè)UPS譜。

XPS因?yàn)樗褂玫墓庠茨芰勘容^高，所以我們能研究比較深能級(jí)的電子信息。而做UPS實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們關(guān)注的主要是低結(jié)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(jí)）電子的結(jié)合能一般在幾百eV的量級(jí)，所以一般要求我們使用X射線（XPS）。

而如果我們要求探測(cè)材料的價(jià)帶電子，我們使用紫外燈光源就足夠了。（UPS）

我們?cè)赬PS分析的時(shí)候總是提到，XPS測(cè)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(jí)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(gè)原子所代表的元素的本征性質(zhì)。

原子費(fèi)米能級(jí)附近的電子(價(jià)態(tài)電子)在材料內(nèi)部比較巡游，攜帶的是整個(gè)材料體系的性質(zhì)，因此反映的是材料電子關(guān)聯(lián)相互作用之后的信息。

因?yàn)閄PS得到的大部分信息是深能級(jí)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(jià)電子在材料中比較巡游，反映的是電子間復(fù)雜關(guān)聯(lián)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(gè)材料的整體性質(zhì)。

在X射線光電子能譜中，當(dāng)原子的化學(xué)環(huán)境改變時(shí)一般都可以觀察到內(nèi)層電子峰的化學(xué)位移；紫外光電子能譜主要涉及分子的價(jià)層電子能級(jí)，成鍵軌道上的電子往往屬于整個(gè)分子，它們的譜峰很寬，在實(shí)驗(yàn)上測(cè)量化學(xué)位移很困難。但是，對(duì)于非鍵或弱鍵軌道中電離出來(lái)的電子，它們的譜峰很窄，其位置常常與元素的化學(xué)環(huán)境有關(guān)，這是由于分子軌道在該元素周圍被局部定域。

小結(jié)：

1. UPS的工作原理和XPS一樣，但是能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于X光，因此有比較好的能量分辨率來(lái)研究?jī)r(jià)帶的電子結(jié)構(gòu)，是XPS手段的一個(gè)重要補(bǔ)充。

2. XPS探測(cè)的是芯能級(jí)的電子信息，反映的是對(duì)應(yīng)元素的本征線性，由此來(lái)對(duì)材料的元素組成，元素價(jià)態(tài)情況等進(jìn)行分析。

3. 而UPS探測(cè)的是價(jià)帶電子的結(jié)構(gòu)信息，價(jià)帶電子在材料中比較巡游，到處運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)的是整個(gè)材料的關(guān)聯(lián)電子結(jié)構(gòu)。

4. 一般的UPS光源通過對(duì)惰性氣體放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，He、Ne、Ar、Kr、Xe等，能量一般在幾十個(gè)eV左右。

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