Hva er et fotoelektron?

Et fotoelektron er et elektron som sendes ut fra et stoff på grunn av den fotoelektriske effekten. Den fotoelektriske effekten oppstår når et materiale som vanligvis er metallisk i naturen absorberer nok lysstråling, slik at dette resulterer i utslipp av elektroner fra overflaten. Oppdagelsen av den fotoelektriske effekten ble først gjort i 1887 av Heinrich Hertz, en tysk fysiker, og ble deretter kalt Hertz -effekten. Mange forskere brukte tid på å definere eiendommene gjennom årene, og i 1905 publiserte Albert Einstein funn om at det var forårsaket av kvanta av lys kjent som fotoner. Einsteins klare og elegante forklaring på hvordan fotoelektroner ble produsert resulterte i at hans vant Nobelprisen i fysikk i 1921.

For at fotoelektroner skal sendes ut fra en overflate, må lysbølgelengden være av en tilstrekkelig lav verdi, slik den for rødt lys. Fotoelektronutslipp er også en nøkkelfunksjon som brukes til å beskrive kvantemekanikkprinsipper. Prosesseninvolverer en kvanta, eller enkeltfoton med energi som blir absorbert av et solid materiale hvis fotonens energi er større enn energien til det øverste valensbåndet, eller ytterste elektronskall av materialet.

Fotoelektronspektroskopi er en prosess der den kinetiske energien til fotoner som sendes ut fra en overflate blir analysert for å studere overflateområdet til et prøvemateriale. To grunnleggende typer av prosessen er blitt brukt. Røntgenspektroskopiundersøkelser Kjernenivå av et materiale ved bruk av fotonenergiområder fra 200 til 2000 elektron volt, og ultrafiolett fotoelektronspektroskopi bruker fotonenerginivåer på mellom 10 til 45 elektron volt for å studere det ytre elektron eller valensskall av materialet. Fra 2011 tillater det siste synkrotronutstyret, som er en magnetisk syklotron som elektrostatisk akselererer partikler, å studere energirespenn mellom 5 til over 5000 elektron volt slik at sEparatforskningsutstyr er ikke lenger nødvendig. Disse maskinene er imidlertid dyre og komplekse, så de er ikke mye brukt i feltet.

Fra 2011 har fotoelektronspektrometerutstyr blitt utviklet med en elektrondetektor som kan fungere i friluft og ved atmosfæretrykk, som er nytt for feltet. Den er i stand til å måle tykkelsen på tynne filmer ned til nivåer så fine som 20 nanometer, eller 20 milliarder av en meter. Maskinene er stasjonære modeller som bruker en ultrafiolett lyskilde og kan fungere i et område fra 3,4 til 6,2 elektron volt. De brukes til å analysere både metaller og halvledere som silisium.