文档介绍：紫外光电子能谱
内容提纲
紫外光电子能谱的发展
紫外光电子能谱的原理
紫外光电子能谱的装置
紫外光电子能谱的分析方法
紫外光电子能谱的应用
前言
紫外光电子谱是近二十多年来发展起来的一门新技术，它在研究原子、分子、固体以及表面/界面的电子结构方面具有独特的功能。由紫外光电子谱测定的实验数据，经过谱图的理论分析，可以直接和分子轨道的能级、类型以及态密度等对照。因此，在量子力学、固体物理、表面科学与材料科学等领域有着广泛地应用。
光电子能谱学科的发展一开始就是从两个方面进行的。一方面是Siegbahn等人所创立的X射线光电子能谱，主要用于测量内壳层电子结合能。另一方面是Tunner等人所发展的紫外光电子能谱，主要用于研究价电子的电离电能。
这两种技术的原理和仪器基本相同，主要区别在于，前者采用X射线激发样品，后者采用真空紫外线激发样品．
由于紫外线的能量比较低，因此它只能研究原子和分子的价电子及固体的价带，不能深入原子的内层区域。但是紫外线的单色性比X射线好得多，因此紫外光电子能谱的分辨率比X射线光电子能谱要高得多。
这两方面获得的信息既是类似的，也有不同之处．因此在分析化学、结构化学和表面研究已经材料研究等应用方面，它们是互相补充的。
紫外光电谱的理论基础仍然是光电效应，UPS谱仪的设计原理与XPS谱仪基本一样，只是将X射线源改用紫外光源作为激发源。
UPS谱仪主要有两种类型，一种是适用于气体UPS分析的，一种是用于固体UPS分析的。
UPS谱仪中所用的紫外光是由真空紫外灯提供的。
UPS谱仪
UPS谱仪
用于产生紫外光的气体一般是He, Ne等。
真空紫外灯的结构
紫外源
能量eV
波长nm
He Iα
He Iβ
He Iγ
He IIα
He IIβ
He IIγ
Ne I
UPS谱仪
He Iα线是真空紫外区中应用最广的激发源。这种光子是将He原子激发到共振态后，由激发态He1s2p(1P)向基态1s1s(1S)跃迁产生的，其它次要谱线来He1snp(1P)向基态的跃迁。自其自然宽度仅几个meV。He的放电谱没有其它显著干扰，可不用单色仪。
He IIα线来自单电离的He原子受激发产生的，一般工作条件下，强度很小（＜1%）。但为了研究整个价壳层电子，需要使用更高能量的辐射源，往往采用He IIα线。
紫外光电子能谱的原理
紫外光电子能谱测量与分子轨道能紧密相关的实验参数——电离电位．
原子或分子的第一电离电位通常定义为从最高的填满轨道能级激发出一个电子所需的最小能量．
第二电离电位定义为从次高的已填满的中性分子的轨道能级激发电一个电子所需的能量．
紫外光电子能谱的原理
能量为 hv 的入射光子从分子中激发出一个电子以后，留下一个离子，这个离子可以振动、转动或其它激发态存在。如果激发出的光电子的动能为E，则:
Ek = h EB Er Ev Et
其中Ev为振动能,Er为转动能，Et为平动能。，Er 的能量更小，，因此 Ev 和 Er 比 EB小得多。但是用目前已有的高分辨紫外光电子谱仪(分辨能力约10-25毫电子伏)，容易观察到振动精细结构。