광전자 분광법이란 무엇입니까?

광전자 분광법은 광전 효과를 사용하여 물질을 분석하는 방법입니다. 광자가 원자 또는 분자와 상호 작용할 때, 충분한 에너지가있는 경우 전자가 방출 될 수 있습니다. 전자는 초기 에너지 상태 및 들어오는 광자의 에너지에 의존하는 운동 에너지로 방출된다. 광자의 파장은 에너지가 더 짧은 파장 일수록 그 에너지를 결정합니다. 알려진 파장의 광자 (photon)로 물질을 조사함으로써, 방출 된 전자의 운동 에너지를 측정함으로써 화학적 조성 및 다른 특성에 관한 정보를 얻을 수있다.

음으로 하전 된 전자가 원자로부터 방출 될 때, 양이온이 형성되고 전자를 방출하는데 필요한 에너지의 양은 이온화 에너지 또는 결합 에너지로 알려져있다. 전자는 원자핵 주위의 궤도에 배열되어 있으며, 더 먼 궤도의 원자보다 핵에 가까운 물체를 제거하기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다. 전자의 이온화 에너지는 주로 핵에 대한 전하에 의존합니다. 각 화학 원소는 핵에 다른 수의 양성자를 가지므로 다른 전하를 가지고 전자의 궤도에 의존합니다. 각 원소는 고유 한 이온화 에너지 패턴과 광전자 분광법에서 감지되는 각 전자의 이온화 에너지는 단순히 들어오는 광자의 에너지에서 방출 된 전자의 운동 에너지를 뺀 값입니다. 제 1 값이 알려져 있고 제 2 값이 측정 될 수 있기 때문에, 샘플에 존재하는 원소는 관찰 된 이온화 에너지의 패턴으로부터 결정될 수있다.

전자를 방출하기 위해서는 비교적 에너지가 많은 광자가 필요하며, 이는 전자기 스펙트럼의 고 에너지, 단파장 끝을 향한 방사선이 필요하다는 것을 의미한다. 이로 인해 두 가지 주요 방법 인 자외선 광전자 분광법 (UPS)과 X 선 광전자 분광법 (XPS)이 발생했습니다. 자외선은 분자에서 가장 바깥 쪽 원자가 전자를 방출 할 수 있지만 x- 선은 더 높은 에너지로 인해 핵에 가까운 코어 전자를 방출 할 수 있습니다.

X- 선 광전자 분광법은 단일 주파수에서 x- 선으로 시료를 충돌시키고 방출 된 전자의 에너지를 측정함으로써 수행됩니다. 광자 및 방출 된 전자가 가스에 의해 흡수되는 것을 막고 샘플 표면에 흡착 된 가스가 없도록 보장하기 위해 샘플을 초고 진공 챔버에 배치해야합니다. 방출 된 전자의 에너지는 전기장 내에서 그들의 분산을 측정하여 결정됩니다. 더 높은 에너지를 가진 사람들은이 필드에 의해 덜 편향 될 것입니다. 코어 전자의 이온화 에너지는 관련된 원소가 산화 된 상태 일 때 약간 더 높은 값으로 시프트되기 때문에,이 방법은 존재하는 원소뿐만 아니라 이들의 산화 상태에 대한 정보를 제공 할 수있다. 진공 조건이 필요하기 때문에 액체에는 X- 선 분광법을 사용할 수 없으며 일반적으로 고체 시료의 표면 분석에 사용됩니다.

자외선 광전자 분광법은 유사한 방식으로 작동하지만 스펙트럼의 자외선 범위에서 광자를 사용합니다. 이들은 단일 파장의 광자를 제공하기 위해 헬륨과 같은 희가스를 사용하는 가스 방전 램프에 의해 가장 일반적으로 생성됩니다. UPS는 가스 분자의 이온화 에너지를 결정하는 데 처음 사용되었지만 이제는 재료의 전자 구조를 조사하는 데 종종 사용됩니다.