Quang phổ quang điện tử là gì?

Quang phổ quang điện tử là một phương pháp phân tích các chất sử dụng hiệu ứng quang điện.Khi một photon tương tác với một nguyên tử hoặc phân tử, nó có thể mdash;Nếu nó có đủ năng lượng mdash;gây ra một electron bị đẩy ra.Các electron được đẩy ra với một động năng phụ thuộc vào trạng thái năng lượng ban đầu và năng lượng của photon đến.Bước sóng của photon xác định năng lượng của nó, với các bước sóng ngắn hơn có năng lượng cao hơn.Bằng cách chiếu xạ một chất có các photon có bước sóng đã biết, có thể có được thông tin về thành phần hóa học của nó và các tính chất khác, bằng cách đo động năng của các electron bị đẩy ra.Ion dương được hình thành và lượng năng lượng cần thiết để phóng ra một electron được gọi là năng lượng ion hóa hoặc năng lượng liên kết.Các electron được sắp xếp trong các quỹ đạo xung quanh nhân nguyên tử và cần có nhiều năng lượng hơn để đánh bật những người gần với hạt nhân hơn các hạt trong các quỹ đạo xa hơn.Năng lượng ion hóa của một electron phụ thuộc chủ yếu vào điện tích trên hạt nhân mdash;Mỗi nguyên tố hóa học có một số lượng proton khác nhau trong nhân và do đó một điện tích mdash khác nhau;và trên quỹ đạo điện tử.Mỗi nguyên tố có mô hình duy nhất của năng lượng ion hóa và trong quang phổ quang điện tử, năng lượng ion hóa cho mỗi electron được phát hiện chỉ đơn giản là năng lượng của photon đến trừ đi động năng của điện tử bị đẩy ra.Do giá trị thứ nhất được biết và có thể đo được thứ hai, các phần tử có trong một mẫu có thể được xác định từ các mẫu năng lượng ion hóa được quan sát.Cần có bước sóng ngắn của phổ điện từ.Điều này đã dẫn đến hai phương pháp chính: quang phổ quang điện tử tia cực tím (UPS) và quang phổ quang điện tử tia X (XPS).Bức xạ cực tím chỉ có thể đẩy các electron hóa trị ngoài cùng ra khỏi các phân tử, nhưng tia X có thể đẩy các electron lõi gần với hạt nhân do năng lượng cao hơn của chúng.Tia ở một tần số duy nhất và đo năng lượng của các electron phát ra.Mẫu phải được đặt trong buồng chân không cực cao để ngăn chặn các photon và các electron phát ra được hấp thụ bởi các khí và để đảm bảo không có khí hấp phụ trên bề mặt mẫu.Năng lượng của các electron phát ra được xác định bằng cách đo sự phân tán của chúng trong điện trường mdash;Những người có năng lượng cao hơn sẽ bị lệch ở mức độ thấp hơn bởi trường.Do năng lượng ion hóa của các electron lõi được chuyển sang các giá trị cao hơn một chút khi phần tử liên quan ở trạng thái bị oxy hóa, phương pháp này không chỉ có thể cung cấp thông tin về các yếu tố hiện tại, mà còn về trạng thái oxy hóa của chúng.Không thể sử dụng nội soi quang điện tử tia X do yêu cầu về điều kiện chân không và thường được sử dụng để phân tích bề mặt các mẫu rắn. Phổ quang điện tử cực tím hoạt động theo cách tương tự, nhưng sử dụng photon trong phạm vi cực tím của phổ.Chúng được sản xuất phổ biến nhất bởi đèn phóng khí bằng một trong những khí cao quý, như helium, để cung cấp các photon của một bước sóng duy nhất.UPS lần đầu tiên được sử dụng để xác định năng lượng ion hóa cho các phân tử khí, nhưng giờ đây thường được sử dụng để điều tra cấu trúc điện tử của vật liệu.