二氧化铀的x射线和紫外光电子能谱

二氧化铀（UO₂）是一种重要的材料，被广泛用作核反应堆发电的燃料^[1]。事实上， “陶瓷UO₂是核反应堆中使用最多的燃料材料”，因此对UO₂的基本了解对于反应堆安全分析至关重要。铀及其化合物已被用来给陶瓷、玻璃甚至假牙上色对于本研究更重要的是，二氧化铀是一种稳定的5f材料，可以作为高放射性和化学不稳定材料(如Pu)的低放射性替代品。如果使用贫铀，即使用铀的低放射性同位素，情况尤其如此。

因此，二氧化铀可以作为我们的新型韧致辐射等色光谱（BIS）/Fano光谱仪的调试和测试的合适材料。这里，BIS是逆光电子能谱（IPES）的高能变体。在继续讨论UO2的XPS和UPS结果之前，简要考虑一下光谱仪的设计和非5f系统的早期结果，以及这些研究的最终目标是有用的。图1是LLNL新的锕系元素光谱仪的示意图。它包括非单色紫外线和x射线源和光电子能量分析仪，所有的PES。

该光电子能谱仪具有一个多通道自旋集成探测器，位于半球的出口平面，以及一个自旋专用的迷你莫特探测器。IPES或BIS测量使用光子单色仪系统进行，该系统包括多个光栅和多通道检测以及用于激发的简单电子枪。

此外，在图2中，对非5f系统的一些初步结果。显示了铂的Fano光谱，证明了自旋依赖于价带，具有强烈的自旋轨道分裂和缺乏远程磁有序。同样，用BIS/IPES对氧化铈进行了探测，在Ce3d阈值处表现出很强的共振行为最终，这个项目的目标是解决锕系元素5f电子结构的争议，特别是Pu，确定Pu中电子相关的性质。

图1. BIS和自旋分辨光电子能谱实验装置示意图^[1]

利用XPS和UPS，并与先前的校准光谱和参考光谱进行比较，证明样品是UO₂。这没有来自第二位点或第二结构的任何可识别的贡献，也没有来自接近1:2比例的化学计量学的任何显著变化。在许多方面，这是一个令人吃惊的结果:人们可以从如此简单的样品制备过程中获得如此好的几乎具有化学计量意义的UO₂样品。

例如，众所周知，氧化Pu有一些非常复杂的反应，可以在真空中发生，PuO₂和Pu₂O₃动态平衡共存。考虑到所有可能出错的因素，如碳或氮污染，氩离子夹持，以及化学计量远离UO₂的强烈偏斜，经过氧化，抽真空和简单的离子轰击和退火后，系统在真空中趋近于这个极限是非常令人惊讶的。

图2. 铂的Fano光谱结果^[1]

[1] Yu, S.-W.; Tobin, J. G. (2011). Confirmation of sample quality: X-ray and ultraviolet photoelectron spectroscopies of uranium dioxide. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 29(2), 021008.

科学指南针充分发挥互联网技术和业务优势，在国内率先打造出业界领先的线上化、数字化的科研服务基础设施，在行业内首创用户自主下单、服务全流程追踪、测试“云现场”等模式，进一步提高了大型科学仪器设施开放共享和使用效率，以实际行动助力科技创新。现已发展成为中国专业科研服务引领者，已获得检验检测机构资质认定证书（CMA）、实验动物使用许可证、“ISO三体系认证”等专业认证。

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。