Cos'è un fotoelettrone?
Un fotoelettrone è un elettrone emesso da una sostanza dovuta all'effetto fotoelettrico. L'effetto fotoelettrico si verifica quando un materiale che è generalmente di natura metallico assorbe abbastanza radiazioni luminose in modo che ciò si traduca all'emissione di elettroni dalla sua superficie. La scoperta dell'effetto fotoelettrico fu fatta per la prima volta nel 1887 da Heinrich Hertz, un fisico tedesco, e successivamente fu chiamato l'effetto Hertz. Molti ricercatori hanno trascorso del tempo a definire le sue proprietà nel corso degli anni e, nel 1905, Albert Einstein pubblicò risultati che era causata da quanti di luce noti come fotoni. La chiara ed elegante spiegazione di Einstein su come venivano prodotti i fotoelettroni portò al suo premio Nobel in fisica nel 1921.
Per far emettere fotoelettroni da una superficie, la lunghezza d'onda della luce deve avere un valore sufficientemente basso, come quello della luce rossa. L'emissione di fotoelettroni è anche una caratteristica chiave che viene utilizzata nella descrizione dei principi della meccanica quantistica. Il processocoinvolge un quantito o un singolo fotone di energia assorbiti da un materiale solido se l'energia del fotone è maggiore dell'energia della banda di valenza superiore o del guscio di elettroni più esterno del materiale.
La spettroscopia fotoelettronica è un processo in cui viene analizzata l'energia cinetica dei fotoni emessi da una superficie per studiare la regione superficiale di un materiale campione. Sono stati utilizzati due tipi di base del processo. Studi di spettroscopia a raggi X-livelli core di un materiale che utilizzano intervalli di energia dei fotoni da 200 a 2.000 volt di elettroni e la spettroscopia fotoelettronica ultravioletta utilizza livelli di energia da fotoni compresi tra 10 e 45 volt di elettroni per lo studio dei gusci di elettroni esterni o di valenza del materiale. A partire dal 2011, le ultime apparecchiature di sincrotrone, che è un ciclotrone magnetico che accelera elettrostaticamente le particelle, consente lo studio delle gamme di energia tra 5 e oltre 5.000 volt di elettroni in modo che sLe attrezzature di ricerca eparata non sono più necessarie. Queste macchine sono costose e complesse, tuttavia, quindi non sono ampiamente utilizzate sul campo.
A partire dal 2011, le apparecchiature spettrometri per fotoelettroni sono state sviluppate con un rilevatore di elettroni in grado di funzionare all'aria aperta e alla pressione atmosferica, il che è nuovo sul campo. È in grado di misurare lo spessore di film sottili fino a livelli fini di 20 nanometri o 20 miliardi di metri. Le macchine sono modelli desktop che utilizzano una sorgente di luce ultravioletta e possono funzionare in un intervallo da 3,4 a 6,2 volt di elettroni. Sono usati per analizzare sia metalli che semiconduttori come il silicio.