Fotoelektronspektroskopi

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 3 oktober 2019; kontroller kräver 6 redigeringar .

Fotoelektronspektroskopi är en metod för att studera materiens struktur, baserad på mätning av energispektra för elektroner som emitteras under fotoelektronemission . Metoden för fotoelektronspektroskopi är tillämplig på materia i gasformigt, flytande och fast tillstånd och låter dig utforska både de yttre och inre elektronskalen hos atomer och molekyler, energinivåerna för elektroner i ett fast ämne (särskilt fördelningen av elektroner) i ledningsbandet ).

Inom fotoelektronspektroskopi används monokromatisk röntgen- eller ultraviolett strålning med fotonenergier från tiotusentals till tiotals eV. Strålningskällor i fotoelektronspektrometrar är röntgenrörstrålning , heliumurladdning och synkrotronstrålning . Fördelningen av elektroner genom kinetiska energier registreras. Från lagen om energibevarande kan man hitta den kinetiska energin för en elektron

$E_{kin}=h\nu -E_{b}-E_{l}-\phi$

var är energin för ett ljuskvantum, är bindningsenergin för en elektron i förhållande till Fermi-nivån, är energiförlusten för en elektron på väg till ytan, främst på grund av spridning på ett kristallgitter, är den kinetiska energin för en elektron som sänds ut i vakuum. I det fotoelektroniska spektrumet består det av ett spektrum av elektroner från de interna elektroniska nivåerna av atomer, elektroner från valensbandet och yttillstånd överlagrade på spektrumet av sekundära elektroner. Fotoemissionsprocessen kan delas in i tre steg: $h\nu$ $E_{b}$ ${\displaystyle E_{l))$ $E_{kin}$

Absorption av en foton av en elektron i ett fast ämne, processen beskrivs av matriselementet för övergången från det normala tillståndet till det exciterade tillståndet
En elektrons rörelse mot en yta, där elektronen kan genomgå spridning av kristallgittret och skapa sekundära elektroner. Beroende på den kinetiska energin hos en elektron i ett fast ämne, kommer fotoelektroner fram från olika djup från ytan. Till exempel, vid 50 eV, når en fotoelektron det minsta djupet för fotoelektronavgång på 0,5–1,0 nm. Med en ökning av den kinetiska energin hos en elektron ökar djupet på fotoelektronflykten, vilket gör det möjligt att studera den elektroniska strukturen hos ett fast ämne vid 1000 eV, vilket försummar den elektroniska ytstrukturen. $E_{kin}\sim$ $E_{kin}>$
Att övervinna ytpotentialbarriären, i det fall då elektronens kinetiska energi är större än det fasta ämnets arbetsfunktion.

Elektronspektrat kan användas för att bestämma elektronernas bindningsenergier och deras energinivåer i ämnet som studeras. Fotoelektronspektrat undersöks med hjälp av högupplösta elektroniska spektrometrar (upplösning upp till tiondelar av en eV i röntgenområdet och upp till hundradelar av en eV i den ultravioletta regionen har uppnåtts). För molekyler beror bindningsenergierna för elektroner i de inre skalen av atomerna som bildar dem på typen av kemisk bindning (kemiska skift), därför används fotoelektronspektroskopi framgångsrikt i analytisk kemi för att bestämma sammansättningen av ett ämne och i fysikalisk kemi för att studera kemiska bindningar.

Inom kemi är metoden för fotoelektronspektroskopi känd som ESCA - elektronisk spektroskopi för kemisk analys (ESCA - elektronisk spektroskopi för kemisk analys).

Se även

Länkar

Bestämning av den elektroniska bandstrukturen för CdHgTe med vinkelfotoelektronspektroskopi
ARPES-experiment i fermiologi av kvasi-tvådimensionella metaller (Review)
G. Ewing Instrumentella metoder för kemisk analys. — M.: Mir, 1989.