โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปีคืออะไร?

โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปีเป็นวิธีการวิเคราะห์สารโดยใช้เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเมื่อโฟตอนโต้ตอบกับอะตอมหรือโมเลกุลมันสามารถ mdash;ถ้ามันมีพลังงานเพียงพอ mdash;ทำให้อิเล็กตรอนถูกไล่ออกอิเล็กตรอนถูกขับออกด้วยพลังงานจลน์ที่ขึ้นอยู่กับสถานะพลังงานเริ่มต้นและพลังงานของโฟตอนที่เข้ามาความยาวคลื่นของโฟตอนกำหนดพลังงานโดยมีความยาวคลื่นที่สั้นกว่ามีพลังงานสูงกว่าโดยการฉายสารที่มีโฟตอนที่มีความยาวคลื่นที่รู้จักเป็นไปได้ที่จะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติอื่น ๆ โดยการวัดพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ถูกขับออกมา

เมื่ออิเล็กตรอนที่มีประจุลบออกจากอะตอมไอออนบวกเกิดขึ้นและปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการขับอิเล็กตรอนเป็นที่รู้จักกันในชื่อพลังงานไอออไนเซชันหรือพลังงานที่มีผลผูกพันอิเล็กตรอนจะถูกจัดเรียงในวงโคจรรอบนิวเคลียสอะตอมและจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการขับไล่ผู้ที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากกว่าที่อยู่ในวงโคจรที่อยู่ไกลออกไปพลังงานไอออไนเซชันของอิเล็กตรอนขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียส mdash;องค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดมีจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสที่แตกต่างกันดังนั้นจึงมีประจุที่แตกต่างกัน mdash;และตามวงโคจรของอิเล็กตรอนแต่ละองค์ประกอบมีรูปแบบที่เป็นเอกลักษณ์ของพลังงานไอออไนเซชันและในโฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปีพลังงานไอออไนเซชันสำหรับอิเล็กตรอนแต่ละตัวที่ตรวจพบนั้นเป็นเพียงพลังงานของโฟตอนที่เข้ามาลบด้วยพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ถูกขับออกมาเนื่องจากค่าแรกเป็นที่รู้จักและสามารถวัดได้ที่สององค์ประกอบที่มีอยู่ในตัวอย่างสามารถกำหนดได้จากรูปแบบของพลังงานไอออนไนซ์ที่สังเกตได้

โฟตอนที่ค่อนข้างมีพลังจำเป็นต้องขับอิเล็กตรอนซึ่งหมายความว่ารังสีที่มีต่อพลังงานสูงจำเป็นต้องมีความยาวคลื่นระยะสั้นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าสิ่งนี้ทำให้เกิดสองวิธีหลัก: อัลตราไวโอเลตโฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปี (UPS) และ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)รังสีอัลตราไวโอเลตสามารถกำจัดอิเล็กตรอนด้านนอกสุดของวาเลนซ์จากโมเลกุลเท่านั้น แต่รังสีเอกซ์สามารถขับเคลื่อนอิเล็กตรอนแกนกลางใกล้กับนิวเคลียสเนื่องจากพลังงานที่สูงขึ้นรังสีที่ความถี่เดียวและวัดพลังงานของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาตัวอย่างจะต้องอยู่ในห้องสุญญากาศสูงเป็นพิเศษเพื่อป้องกันไม่ให้โฟตอนและอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาถูกดูดซึมโดยก๊าซและเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีก๊าซดูดซับบนพื้นผิวตัวอย่างพลังงานของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมานั้นถูกกำหนดโดยการวัดการแพร่กระจายภายในสนามไฟฟ้า mdash;ผู้ที่มีพลังงานสูงกว่าจะถูกเบี่ยงเบนไปในระดับที่น้อยกว่าโดยสนามเนื่องจากพลังงานไอออไนเซชันของอิเล็กตรอนแกนถูกเปลี่ยนเป็นค่าที่สูงขึ้นเล็กน้อยเมื่อองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องอยู่ในสถานะออกซิไดซ์วิธีนี้ไม่เพียง แต่สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบที่มีอยู่ แต่ยังเกี่ยวกับสถานะออกซิเดชันของพวกเขาX-ray photospectroscopy ไม่สามารถใช้สำหรับของเหลวได้เนื่องจากความต้องการสำหรับสภาวะสูญญากาศและโดยปกติจะใช้สำหรับการวิเคราะห์พื้นผิวของตัวอย่างที่เป็นของแข็ง

ultraviolet photoelectron spectroscopy ทำงานในลักษณะเดียวกัน แต่ใช้โฟตอนในช่วงอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมสิ่งเหล่านี้มักเกิดจากหลอดไฟก๊าซโดยใช้หนึ่งในก๊าซที่สูงส่งเช่นฮีเลียมเพื่อให้โฟตอนที่มีความยาวคลื่นเดี่ยวUPS ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกเพื่อกำหนดพลังงานไอออไนเซชันสำหรับโมเลกุลของก๊าซ แต่ตอนนี้มักใช้เพื่อตรวจสอบโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุ