紫外光能谱UPS教学幻灯片.ppt

紫外光电子能谱谱线呈分离结构，这提供了电子确实存在于量子化的分子轨道上的直接证据。对于一个成键或反键电子电离，核间平衡距离要发生很大变化，这样UPS图的谱带宽而复杂。对于一个非键或弱化学键电子电离，核间平衡距离变小，谱带窄而简单。如果分子振动能级很密，或者分子离子态与分子基态的核间距变化很大，则能带呈连续的谱带。UPS有其局限性，故在应用时常与其他表面分析方法结合使用。
角分辨紫外光电子能谱（ARUPS）可用来检测一些吸附质在催化剂上的行为。
9.2.1.4俄歇（Auger）电子能谱
当电子束或X射线做激发源，使原子内层电子被电离产生一个空穴后，其他能量较高轨道的电子填充这个空穴，同时释放出能量使其他电子（二次电离），这样电离出来的电子是由Auger首次发现的，称之为Auger电子。用电子动能分析器分析俄歇电子，就得到俄歇电子能谱（AES）。俄歇电子的能量与激发源的能量无关，改变X光源时，光电子的能量会改变，而Auger电子能量不会变，利用这一点可以区别Auger电子峰和光电子峰。
9.2.2低能电子衍射
低能电子衍射的激发源是低能量（10-300eV）的电子束，只穿透表面几层原子。低能电子衍射检测的弹性散射电子，不同方向的电子通过相干散射而产生衍射，它用荧光屏来检测衍射点。做LEED测试，要求样品表面清洁完整。低能电子衍射实验发现，单晶表面从原子水平上看是不规则的，也是不平整的，表面上存在平台、台阶、扭折位、附加原子、平台上空位等几种不同位置。
LEED是一个研究表面结晶学的重要方法，从实验可得到表面二维晶胞的大小、对称性、表面重构、表面缺陷及相关等信息。
赵汝光等用LEED谱研究了硅表面4个稳定的高指数表面（1，1，11）、（1，0，8）、（2，1，2）、（15，1，17），这些表面经退火后都能给出属于各自表面的LEED图，而不是小面化的，说明他们都是稳定的。从它们的LEED斑点
强度分布特征不仅可以推断（15，1，17）是主稳定表面，而（1，1，11）、（1，0，8）和（2，1，2）是副稳定表面，还能知道这些副稳定表面的原胞结构特征和许多重要细节。从原胞结构特征来看，这些副稳定表面有可能用作生长周期量子线的模板。
庄叔贤等采用AES、LEED、XPS等研究了Rh(100)上Sm膜和Sm/Rh表面合金以及CO在这两类模型表面的吸附与反应。9.2.3电子能量损失谱
电子能量损失谱（EELS）是入射电子因激发电子跃迁或表面原子的某一个振动模式而失去一个特征能量，由此测量非弹性散射的电子能量，并结合电子能谱得到电子态信息，则可以达到近表面的能带结构信息与空带电子态的能谱。如果入射电子引起表面原子振动激发，则结合原子吸附模型进行计算，并与实验数据对比，可得到表面原子吸附位、吸附分子解离状况、束缚能、与吸附原子间横向相互作用的结构与集合的信息。
入射电子损失能量可分为以下三种情况:
（1）激发晶格振动或吸附分子振动能的跃迁，损失能量几至几百毫电子伏
（2）激发表面或体相等离子体激元或价带电子跃迁，能量损失值约在1-10eV（3）激发内层电子的跃迁，能量损失值约在102-103eV。
常用分析谱仪的名称和主要用途名称
电子诱导脱附
（ESD）
静态次级离子质（SSIMS）
次级中性粒子质（SNMS）
离子散射谱（ISS）
离子中和谱（INS）
离子激发X射线谱（IEXS）
同步辐射光电子（SRPES）
角分解光电子谱（ARPES）9.3观察表面形貌显微镜的特点和应用
9.3.1透射电子显微镜
透射电子显微镜是一种高能电子穿透样品，根据样品不同位置的电子透过强度不同或电子透过晶体样品的衍射方向不同，经过电磁透镜放大后，在荧光屏上显示出图像。透射电镜主要由电子光学系统、真空系统和供电系统三部分组成。9.3.2扫描电子显微镜
扫描电子显微镜是以电子探针对试样进行反复扫描轰击，将被轰击微区发出的二次电子信息用探测器逐个加以收集，经过适当处理并放大，依此放大信号来调制同步扫描的显像管的亮度，在显像管的荧光屏上得到该信息提供的样品图像。
9.3.3扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜是在1981年由Binning和Rohrer发明的。这两人为此获得1986年的诺贝尔物理学奖。STM的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。隧道电流强度对针尖与样品表面之间的距离非常敏感，因此用电子反馈线路控制隧道电流衡定，并用针尖在样品的表面扫描，则探针在垂直与样品方向上的高低变化来反映出样品表面的起伏。将针尖在样品表面扫描是运动的轨迹直接在荧光屏或记录纸上显示出来，就得到了样品表面的密度分布、表面形貌、原子排列和电子结构等的图像。STM的主机由三维扫描控制器、样品逼近装置、减震系统、电子控制系统、计算机控制系统数据采集和图象分析系统组成。
STM独特的优点是：
1.具有原