Photoemissionsspektroskopie

Helga Hager April 7, 2016 P 1 0
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Photoemissionsspektroskopie, auch als Photoelektronen-Spektroskopie genannt, bezieht sich die Energiemessung von Elektronen durch den photoelektrischen Effekt von Feststoffen, Gasen oder Flüssigkeiten emittiert, um die Bindungsenergie der Elektronen in einer Substanz zu bestimmen. Der Begriff bezieht sich auf verschiedene Verfahren, je nachdem, ob die Ionisierungsenergie durch ein Röntgenphoton, einer EUV-Photonen oder einer Ultraviolettphotonen vorgesehen. Unabhängig von der einfallenden Photonenstrahl jedoch dreht sich alles rund um den Photoelektronenspektroskopie allgemeine Thema der Oberflächenanalyse durch Messung der emittierten Elektronen.

Röntgenphotoelektronenspektroskopie wurde von Kai Siegbahn entwickelt, beginnend im Jahr 1957 und wird verwendet, um die Energieniveaus des Atomrumpfelektronen vorwiegend in Feststoffen zu untersuchen,. Siegbahn bezogen auf die Technik, die als Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse, da die Kernniveaus haben kleine chemische Verschiebungen in Abhängigkeit von der chemischen Umgebung des Atoms, das ionisiert wird, so dass chemische Struktur bestimmt werden soll. Siegbahn erhielt den Nobelpreis im Jahr 1981 für diese Arbeit ausgezeichnet. XPS wird manchmal als Pesis während der untere energiereiche Strahlung UV-Licht wird als PESOS bezeichnet, weil es Rumpfelektronen nicht erregt.

Im UV-Bereich, wobei das Verfahren wird üblicherweise als Photoelektronen-Spektroskopie zur Untersuchung von Gasen und Photoemissionsspektroskopie für feste Oberflächen bezeichnet.

Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie wird zur Wertigkeit Energieniveaus und die chemische Bindung zu studieren; insbesondere die Bindungscharakter von Molekülorbitalen. Die Methode wurde ursprünglich für Gasphasenmoleküle im Jahr 1962 von David W. Turner entwickelt, und andere frühe Arbeitnehmer enthalten David C.Frost, JHD Eland und K. Kimura. Später modifiziert Richard Smalley der Technik und verwendet einen UV-Laser, um die Probe anzuregen, um die Bindungsenergie der Elektronen in gasförmiger Molekülcluster zu messen.

Extrem-Ultraviolett-Photoelektronen-Spektroskopie liegt zwischen XPS und UPS. Es wird typischerweise verwendet, um die Valenzbandstruktur beurteilen. Im Vergleich zum XPS es gibt bessere Energieauflösung, und im Vergleich zu USV die ausgestoßenen Elektronen schneller, was zu einer besseren Spektrumsignals.

Physikalische Prinzip

Die Physik hinter der SPE-Technik ist eine Anwendung des photoelektrischen Effekts. Die Probe wird in einen Strahl eines UV oder XUV Licht induziert photoelektrischen Ionisations belichtet. Die Energien der emittierten Photoelektronen sind charakteristisch für ihre ursprüngliche elektronische Zustände und hängen auch von Schwingungszustand und Rotationsebene. Für Feststoffe, können Photoelektronen nur aus einer Tiefe in der Größenordnung von Nanometern zu entkommen, so daß sie die Oberflächenschicht ist, die analysiert wird.

Aufgrund der hohen Frequenz des Lichtes, und der erheblichen Ladung und Energie der emittierten Elektronen ist Photoemission eines der empfindliche und genaue Verfahren zur Messung der Energien und Formen elektronischer Zustände und Molekül- und Atomorbitalen. Photo ist auch unter den empfindlichsten Verfahren zum Nachweis von Substanzen in Spurenkonzentrationen, sofern die Probe mit Ultrahochvakuum und der Analyt vom Hintergrund unterschieden werden kompatibel ist.

Typische PES Instrumente Heliumgasquellen von UV-Licht mit Photonenenergie bis zu 52 eV. Die Photoelektronen, die tatsächlich in die Vakuum entgangen werden gesammelt, Energie aufgelöst, leicht verzögert und gezählt, die in einem Spektrum der Elektronenintensität als eine Funktion des gemessenen kinetischen Energie führt. Weil Bindungsenergiewerte werden leichter angewandt und verstanden werden, die kinetische Energie-Werte, die Quelle abhängig sind, in Bindungsenergiewerte, die unabhängig sind Quelle umgewandelt. Dies wird durch Anlegen Einstein Relation erzielt wird. Der Ausdruck dieser Gleichung ist aufgrund der Energie des UV-Lichts, das die Probe beschießt. Photoemissionsspektren sind auch mit Synchrotronstrahlungsquellen gemessen.

Die Bindungsenergien der Elektronen gemessen sind charakteristisch für die chemische Struktur und die molekulare Bindung des Materials. Durch das Hinzufügen einer Quelle Monochromator und die Erhöhung der Energieauflösung des Elektronenanalysator erscheinen Peaks mit Halbwertsbreite von weniger als 5-8 MeV.

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