Wat is foto -elektronenspectroscopie?

Foto -elektronenspectroscopie is een methode voor het analyseren van stoffen met behulp van het foto -elektrische effect.Wanneer een foton interageert met een atoom of molecuul, kan het mdash;Als het voldoende energie heeft mdash;ervoor zorgen dat een elektron wordt uitgeworpen.Het elektron wordt uitgeworpen met een kinetische energie die afhankelijk is van de initiële energietoestand en de energie van het inkomende foton.De golflengte van het foton bepaalt zijn energie, met kortere golflengten met hogere energieën.Door een stof te bestralen met fotonen van een bekende golflengte, is het mogelijk om informatie te verkrijgen over de chemische samenstelling ervan en andere eigenschappen, door de kinetische energieën van de uitgeworpen elektronen te meten.Positief ion wordt gevormd en de hoeveelheid energie die nodig is om een elektron uit te werpen staat bekend als de ionisatie -energie of bindingsergie.Elektronen zijn gerangschikt in orbitalen rond de atomaire kern en er is meer energie vereist om die dicht bij de kern los te maken dan die in meer verre orbitalen.De ionisatie -energie van een elektron hangt voornamelijk af van de lading van de kern mdash;Elk chemisch element heeft een ander aantal protonen in de kern en daarom een andere lading mdash;en op het orbitaal van het elektron.Elk element heeft zijn eigen unieke patroon van ionisatie -energieën en bij foto -elektronenspectroscopie is de ionisatie -energie voor elk gedetecteerd elektron eenvoudigweg de energie van het inkomende foton minus de kinetische energie van het uitgeworpen elektron.Omdat de eerste waarde bekend is en de tweede kan worden gemeten, kunnen de elementen in een monster worden bepaald uit de waargenomen patronen van ionisatie -energieën.

Relatief energetische fotonen zijn nodig om elektronen uit te werpen, wat betekent dat straling naar de hoge energie,Kort golflengte uiteinde van het elektromagnetische spectrum is vereist.Dit heeft geleid tot twee hoofdmethoden: ultraviolette foto-elektronenspectroscopie (UPS) en röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS).Ultraviolette straling kan alleen de buitenste, valentie-elektronen uit moleculen uitwerpen, maar röntgenfoto's kunnen kernelektronen dicht bij de kern uitwerpen vanwege hun hogere energie.

röntgenfoto-elektronspectroscopie wordt uitgevoerd door een monster te bombarderen met x-Stralen met een enkele frequentie en het meten van de energieën van de uitgestoten elektronen.Het monster moet in een ultrahoge vacuümkamer worden geplaatst om te voorkomen dat fotonen en uitgestoten elektronen worden geabsorbeerd door gassen en om ervoor te zorgen dat er geen geadsorbeerde gassen op het monsteroppervlak zijn.De energie van de uitgezonden elektronen wordt bepaald door het meten van hun verspreiding binnen een elektrisch veld mdash;Degenen met hogere energieën zullen in mindere mate door het veld worden afgebogen.Omdat de ionisatie -energieën van kernelektronen worden verplaatst naar iets hogere waarden wanneer het betrokken element zich in een geoxideerde toestand bevindt, kan deze methode niet alleen informatie bieden over de aanwezige elementen, maar ook over hun oxidatietoestanden.Röntgenfoto-röntgenfoto's kan niet worden gebruikt voor vloeistoffen vanwege de vereiste voor vacuümomstandigheden en wordt normaal gebruikt voor oppervlakte-analyse van vaste monsters.

ultraviolette foto-elektronenspectroscopie werkt op een vergelijkbare manier, maar met fotonen in het ultraviolette bereik van het spectrum.Deze worden meestal geproduceerd door een gasafvoerlamp met behulp van een van de edelgassen, zoals helium, om fotonen van een enkele golflengte te leveren.UPS werd voor het eerst gebruikt om ionisatie -energieën voor gasvormige moleculen te bepalen, maar wordt nu vaak gebruikt om de elektronische structuur van materialen te onderzoeken.