Was ist ein Photoelektron?
Ein Photoelektron ist ein Elektron, der aufgrund des photoelektrischen Effekts aus einer Substanz emittiert wird. Der photoelektrische Effekt tritt auf, wenn ein Material, das normalerweise metallisch ist, genügend Lichtstrahlung absorbiert, so dass dies zur Emission von Elektronen von seiner Oberfläche führt. Die Entdeckung des photoelektrischen Effekts wurde erstmals 1887 von Heinrich Hertz, einem deutschen Physiker, durchgeführt und anschließend als Hertz -Effekt bezeichnet. Viele Forscher verbrachten Zeit damit, ihre Eigenschaften im Laufe der Jahre zu definieren, und 1905 veröffentlichte Albert Einstein die Ergebnisse, dass es durch Lichtquanta verursacht wurde, die als Photonen bekannt sind. Einsteins klare und elegante Erklärung, wie Photoelektronen erzeugt wurden, führte zu seinem Gewinn des Nobelpreises in Physik im Jahr 1921.
Damit Photoelektronen von einer Oberfläche emittiert werden können, muss die leichte Wellenlänge von einem ausreichend niedrigen Wert wie dem roten Licht sein. Die Photoelektronenemission ist auch ein Schlüsselmerkmal, das zur Beschreibung der Quantenmechanikprinzipien verwendet wird. Der Prozessbeinhaltet ein Quanta oder ein einzelnes Photon der Energie, die von einem festen Material absorbiert wird, wenn die Energie des Photons größer ist als die Energie des oberen Valenzbandes oder die äußerste Elektronenschale des Materials.
Photoelektronenspektroskopie ist ein Prozess, bei dem die kinetische Energie von von einer Oberfläche emittierten Photonen analysiert wird, um die Oberflächenregion eines Probenmaterials zu untersuchen. Es wurden zwei Grundtypen des Prozesses verwendet. Röntgenspektroskopie untersucht die Kernebene eines Materials unter Verwendung von Photonenenergiebereichen von 200 bis 2.000 Elektronenvolt, und die ultraviolette Photoelektronenspektroskopie verwendet Photonenergiespiegel zwischen 10 und 45 Elektronenvolt zur Untersuchung des Außenelektronen- oder Valenzschalens des Materials. Ab 2011 ermöglicht die neueste Synchrotron -Ausrüstung, ein magnetisches Zyklotron, das Partikel elektrostatisch beschleunigtEparate Forschungsgeräte sind nicht mehr erforderlich. Diese Maschinen sind jedoch teuer und komplex, sodass sie vor Ort nicht weit verbreitet sind.
Ab 2011 wurde Photoelektronenspektrometer -Geräte mit einem Elektronenmelder entwickelt, der in Open -Air und atmosphärischem Druck betrieben werden kann, der neu auf dem Feld ist. Es ist in der Lage, die Dicke von dünnen Filmen bis zu 20 Nanometern oder 20 Milliarden Meter zu messen. Die Maschinen sind Desktop -Modelle, die eine ultraviolette Lichtquelle verwenden und in einem Bereich von 3,4 bis 6,2 Elektronenvolt arbeiten können. Sie werden verwendet, um sowohl Metalle als auch Halbleiter wie Silizium zu analysieren.