光電子分光法とは何ですか？

光電子分光法は、光電効果を使用して物質を分析する方法です。光子が原子または分子と相互作用すると、十分なエネルギーがある場合、電子が排出される可能性があります。電子は、その初期エネルギー状態と入ってくる光子のエネルギーに依存する運動エネルギーで排出されます。光子の波長はエネルギーを決定し、より短い波長はエネルギーが高くなります。既知の波長の光子を物質に照射することにより、排出された電子の運動エネルギーを測定することにより、その化学組成およびその他の特性に関する情報を取得することができます。

マイナス帯電電子が原子から排出されると、正のイオンが形成され、電子を排出するのに必要なエネルギーの量は、イオン化エネルギーまたは結合エネルギーとして知られています。電子は周りの軌道に配置されています原子核、およびより遠い軌道の核よりも核に近い人々を取り除くには、より多くのエネルギーが必要です。電子のイオン化エネルギーは、主に核の電荷に依存します。各化学元素は、核内に異なる数のプロトンを持ち、したがって異なる電荷と電子の軌道に依存します。各要素には独自のイオン化エネルギーのパターンがあり、光電子分光法では、検出される各電子のイオン化エネルギーは、単に排出された電子の運動エネルギーを引いた入っている光子のエネルギーです。最初の値は既知であり、2番目の値を測定できるため、サンプルに存在する要素は、観察されたイオン化エネルギーのパターンから決定できます。

電子を排出するには比較的エネルギー光子が必要です。つまり、電磁スペクトルの高エネルギーの短波長端に向かう放射が必要です。これにより、2つの主要なメトーが生まれましたDS：紫外線光電子分光法（UPS）およびX線光電子分光法（XPS）。紫外線は、分子から最も外側の価電子電子のみを排出することができますが、X線はエネルギーが高いため、核の近くにコア電子を排出できます。

X線光電子分光法は、単一の周波数でX線を含むサンプルを爆撃し、放出される電子のエネルギーを測定することにより行われます。サンプルは、光子と放出された電子がガスに吸収され、サンプル表面に吸着ガスがないことを確認するために、超高真空チャンバーに配置する必要があります。放出された電子のエネルギーは、電界内でそれらの分散を測定することによって決定されます。エネルギーの高いエネルギーは、磁場によってより低い程度に偏向されます。コア電子のイオン化エネルギーは、関係する要素が酸化状態にある場合、わずかに高い値にシフトされるため、この方法は情報を提供するだけではありません存在する要素についての要素だけでなく、それらの酸化状態についても。 X線写真視点内視覚鏡検査は、真空条件の要件のために液体に使用することはできず、通常、固体サンプルの表面分析に使用されます。

紫外線光電子分光法も同様の方法で機能しますが、スペクトルの紫外線範囲で光子を使用します。これらは、単一の波長の光子を提供するために、ヘリウムなどの貴族の1つを使用してガス排出ランプによって最も一般的に生成されます。 UPSは、最初にガス分子のイオン化エネルギーを決定するために使用されましたが、現在では材料の電子構造を調査するために頻繁に使用されています。