Mi a fotoelektron spektroszkópia?

A fotoelektron spektroszkópia az anyagok fotoelektromos hatás felhasználásával történő elemzésének módszere.Amikor egy foton kölcsönhatásba lép egy atommal vagy molekulával, akkor ez tud mdash;Ha van elég energiája és mdash;az elektron kiadásának oka.Az elektronot kinetikus energiával dobják ki, amely a kezdeti energiaállapotától és a bejövő foton energiájától függ.A foton hullámhossza meghatározza annak energiáját, rövidebb hullámhosszúsággal nagyobb energiával rendelkezik.Ha egy ismert hullámhosszú fotonokkal besugárzunk egy anyagot, információt lehet beszerezni annak kémiai összetételéről és más tulajdonságairól, a kidobott elektronok kinetikus energiáinak mérésével.Pozitív ion képződik, és az elektron kiürítéséhez szükséges energiamennyiséget ionizációs energiának vagy kötő energiának nevezzük.Az elektronok az atommag körüli pályákban vannak elrendezve, és több energiára van szükség a maghoz közeli távoli kiürítéshez, mint a távoli pályákban.Az elektron ionizációs energiája elsősorban a mag töltésétől függ;Mindegyik kémiai elemnek eltérő számú proton van a magban, és ezért eltérő töltés és mdash;és az elektron pályáján.Mindegyik elemnek megvan a saját egyedi ionizációs energiájának mintája, és a fotoelektron spektroszkópiában az egyes kimutatott elektronok ionizációs energiája egyszerűen a bejövő foton energiája, mínusz a kilökett elektron kinetikus energiája.Mivel az első érték ismert, és a második mérhető, a mintában szereplő elemek meghatározhatók a megfigyelt ionizációs energiák mintáiból.Az elektromágneses spektrum rövid hullámhosszú végére van szükség.Ez két fő módszert hozott létre: ultraibolya fotoelektron spektroszkópia (UPS) és röntgen fotoelektron spektroszkópia (XPS).Az ultraibolya sugárzás csak a legkülső, a valencia elektronok kiürítésére képes a molekulákból, de a röntgenfelvételek magasabb energiájuk miatt a maghoz közel lehetnek a maghoz.sugarai egyetlen frekvencián és a kibocsátott elektronok energiáinak mérése.A mintát egy rendkívül magas vákuumkamrába kell helyezni, hogy megakadályozzák a fotonokat és a kibocsátott elektronokat gázok felszívódása, és hogy a minta felületén ne legyen adszorbeált gázok.A kibocsátott elektronok energiáját úgy határozzuk meg, hogy megmérik azok eloszlását egy elektromos mezőn belül;A magasabb energiával rendelkező személyeket a mező kisebb mértékben elfordítja.Mivel a mag elektronok ionizációs energiái valamivel magasabb értékekre változnak, amikor az érintett elem oxidált állapotban van, ez a módszer nemcsak információkat szolgáltathat a jelenlévő elemekről, hanem az oxidációs állapotukról is.A röntgen fotospektroszkópia nem használható folyadékokhoz a vákuum körülmények igénylésének követelménye miatt, és általában a szilárd minták felületi elemzésére használják.Ezeket leggyakrabban egy nemesi gázok, például hélium felhasználásával egy gázkibocsátási lámpa termeli, hogy egyetlen hullámhosszú fotonokat biztosítson.A UPS -t először használták a gáznemű molekulák ionizációs energiáinak meghatározására, de manapság gyakran alkalmazzák az anyagok elektronikus szerkezetének vizsgálatára.