โฟโตอิเล็กตรอนคืออะไร?

โฟโตอิเล็กตรอนเป็นอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากสารเนื่องจากเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นเมื่อวัสดุที่มักจะเป็นโลหะในธรรมชาติดูดซับรังสีแสงเพียงพอเพื่อให้สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดการปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวการค้นพบเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นเป็นครั้งแรกในปี 1887 โดย Heinrich Hertz นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันและต่อมาได้รับการตั้งชื่อว่า Hertz Effectนักวิจัยหลายคนใช้เวลากำหนดคุณสมบัติในช่วงหลายปีที่ผ่านมาและในปี 1905 อัลเบิร์ตไอน์สไตน์ตีพิมพ์ผลการวิจัยว่าเกิดจากควอนตัมของแสงที่รู้จักกันในชื่อโฟตอนEinsteins คำอธิบายที่ชัดเจนและสง่างามเกี่ยวกับวิธีการผลิตโฟโตอิเล็กตรอนส่งผลให้เขาชนะรางวัลโนเบลในฟิสิกส์ในปี 1921

เพื่อให้โฟโตอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาจากพื้นผิวความยาวคลื่นแสงจะต้องมีค่าต่ำพอเช่นของแสงสีแดงการปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนยังเป็นคุณสมบัติสำคัญที่ใช้ในการอธิบายหลักการกลศาสตร์ควอนตัมกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับควอนตัมหรือโฟตอนเดียวของพลังงานที่ถูกดูดซึมโดยวัสดุที่เป็นของแข็งถ้าพลังงานของโฟตอนมากกว่าพลังงานของแถบวาเลนซ์ด้านบนหรือเปลือกอิเล็กตรอนนอกสุดของวัสดุ

โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปีพลังงานจลน์ของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวจะถูกวิเคราะห์เพื่อศึกษาบริเวณพื้นผิวของวัสดุตัวอย่างมีการใช้กระบวนการพื้นฐานสองประเภทX-ray spectroscopy การศึกษาระดับแกนกลางของวัสดุโดยใช้ช่วงพลังงานโฟตอนที่ 200 ถึง 2,000 อิเล็กตรอนโวลต์และอัลตราไวโอเลตโฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปีใช้ระดับพลังงานโฟตอนระหว่าง 10 ถึง 45 อิเล็กตรอนโวลต์สำหรับศึกษาอิเล็กตรอนด้านนอกหรือเปลือกหอยของวัสดุในปี 2554 อุปกรณ์ซินโครตรอนล่าสุดซึ่งเป็นไซโคลตรอนแม่เหล็กที่เร่งความเร็วอนุภาคไฟฟ้าสถิตช่วยให้การศึกษาช่วงพลังงานระหว่าง 5 ถึง 5,000 โวลต์อิเล็กตรอนเพื่อให้อุปกรณ์การวิจัยแยกต่างหากไม่จำเป็นอีกต่อไปเครื่องเหล่านี้มีราคาแพงและซับซ้อนดังนั้นจึงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในสนาม

ณ ปี 2011 อุปกรณ์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตรมิเตอร์ได้รับการพัฒนาด้วยเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนที่สามารถทำงานในอากาศเปิดโล่งและที่ความดันบรรยากาศสนาม.มันมีความสามารถในการวัดความหนาของฟิล์มบางลงสู่ระดับที่ดีถึง 20 นาโนเมตรหรือ 20 พันล้านเมตรเครื่องจักรเป็นรุ่นเดสก์ท็อปที่ใช้แหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตและสามารถทำงานได้ในช่วงตั้งแต่ 3.4 ถึง 6.2 อิเล็กตรอนโวลต์พวกเขาใช้ในการวิเคราะห์ทั้งโลหะและเซมิคอนดักเตอร์เช่นซิลิกอน