紫外光电子能谱学

✍ dations ◷ 2025-09-18 16:20:02 #分子物理学,光谱学,表面化学,科学技术

紫外光电子能谱学(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy, UPS)是指通过测量紫外光照射样品分子时所激发的光电子的能量分布,来确定分子能级的有关信息的谱学方法。

将爱因斯坦公式运用于自由电子,则光电子的动能 E k {\displaystyle E_{k}} 是普朗克常数,ν是入射光的频率,是占有轨道上的电子的电离能。

紫外光电子能谱学的光源常采用真空紫外灯,近年来也有以同步辐射光源作为光源的。由于光源发射的光子频率已知,通过测量出射光电子的动能就可以得到分子中价电子的电离能。

1960年以前,所有对于光电子的动能的分析实际上都是针对金属和其它固体表面出射的光电子的。1956年左右凯·西格巴恩建立了固体表面分析的X射线光电子能谱学(XPS)方法。该方法用X射线源来研究原子的内层电子(core electron)的能量,其能量分辨率可达1电子伏特。

1962年到1967年期间,物理化学家David W. Turner发展了用于研究气相中的自由分子的电子能谱结构的紫外光电子能谱方法。它们以波长为58.4纳米(属于真空紫外区)的氦灯作为光源对高真空中的分子进行辐照,达到了0.02电子伏特的能量分辨率。当时Turner将这种方法称为“分子光电子能谱学”,现在则一般称为紫外光电子能谱学。与XPS相比,UPS只能得到关于分子的价电子的信息,但是其能量分辨率比XPS高得多。1967年起出现了商品化的UPS仪器。

紫外光电子能谱学可以测量分子轨域的能量,并与1960年代同样迅速发展的量子化学理论计算结果进行对比。分子的UPS谱图通常包含一系列的峰,每一组峰对应一个分子轨道的能级。UPS的高分辨率使得谱图上可以反映出分子的振动能级的精细结构。一般来说,尖锐的单峰表示电离的电子来自非键轨道,而多重峰则表示电离的电子来自成键轨道或反键轨道。

紫外光电子能谱可以用作固体的表面分析,此时它通常被称为光电发射光谱(photoemission spectroscopy,PES)。由于电子逃逸深度小(不超过10纳米),UPS对于表面的微小变化有着十分灵敏的响应,经常用于研究固体表面的吸附现象与吸附过程中形成的化学键,以及被吸附物种的分子在固体表面的取向。

紫外光电子能谱学可以用于测定固体的功函数。Park等人的工作是一个很好的例子。 从入射光子的能量中扣除所得紫外光电子能谱谱图的全谱宽度,所得的结果就是固体的功函数。

相关

  • 水汽水蒸气(也称氛气、蒸汽),是水(H2O)的气体形式。当水达到沸点时,水就变成水蒸气。水蒸气在空气中是无色的。在海平面一标准大气压下,水的沸点为100°C或212°F或373.15K。当水在沸点
  • 查拉几玫瑰金樱子(学名:Rosa laevigata)为蔷薇科蔷薇属植物,中药拉丁名Fructus Rosae Laevigatae,可供观赏。攀援状灌木,株高最高可达5米,枝条常弯曲,散生着扁而且弯的钩刺。叶互生,革质,为奇数
  • 金棕榈奖金棕榈奖(法语:Palme d'Or)是法国戛纳电影节正式竞赛项目的奖项之一,颁发给戛纳电影节的最佳电影,也是戛纳电影节的最高荣誉。金棕榈奖的奖杯是138克重纯金棕榈叶,共19片分叶,放在
  • 牟比士症候群牟比士症候群(Möbius syndrome,或拼做Moebius)是一个很罕见的遗传性神经失调疾病,明显的特征是颜面神经麻痹以及没办法控制眼球的移动。大部分刚出生患有牟比士症候群的人都伴
  • 山迪·柯法斯桑福德·柯法斯(英语:Sanford Koufax,1935年12月30日-),昵称山迪·柯法斯(Sandy Koufax),本名桑福德·布劳恩(Sanford Braun),生于美国纽约市布鲁克林,前职业棒球选手,守备位置为投手,左投
  • 新城劲爆颁奖礼1996年度新城劲爆颁奖礼
  • 弗朗茨·卡夫卡弗朗茨·卡夫卡(德文:Franz Kafka,1883年7月3日-1924年6月3日),是奥匈帝国一位使用德语的小说家和短篇犹太人故事家,被评论家们认为是20世纪作家中最具影响力的一位。卡夫卡的代表
  • 约翰·吉尔伯特·贝克约翰·吉尔伯特·贝克(英语:John Gilbert Baker)(1834年1月13日-1920年8月16日)是英国植物学家。贝克出生于北约克郡基斯堡,从1866年至1899年在皇家植物园的标本馆工作,从1890年开始
  • 锥螺属见内文锥螺属(学名:)是一属中等大小及有口盖的海蜗牛。它们的壳呈密螺旋状,形成一个圆锥体。其学名取自拉丁文的“高耸”加上代表“小”的后缀-。锥螺属最早可以追溯至白垩纪,化
  • 德国产业革命德国产业革命是德国于19世纪出现的工业革命,当中以机器为主体的工厂制度取代了以手工技艺为主的生产过程。德国产业革命共分三个时期:初期(19世纪30年代至40年代);高速发展时期或