UPS测试简介

紫外光电子谱的基本原理是光电效应，它被广泛地用来研究气体样品的价电子和精细结构以及固体样品表面的原子、电子结构。现在铄思百小编带大家了解下它的原理及特点。

紫外光电⼦能谱的测量原理

紫外光电子能谱（Ultravioletphotoelectron spectroscopy, UPS）用的是紫外光激发样品表面，从而使得样品表面出射光电子。He灯（HeI激光能量为21.21 eV, He II 为40.82 eV），同步辐射光源由于能量连续可调，也可以作为真空紫外光源。与XPS相比，紫外光能量较低，因而出射光电子大多来自价电子，很少用于定量分析。但是，价电子一般参与化学成键作用，因此UPS特别适合研究成键作用。同时，UPS还能提供固体功函数，能带结构等信息。

UPS测量示意图

UPS与XPS的区别

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得非常近，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。

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