Co to jest fotoelektron?
Fotoelektron to elektron emitowany z substancji w wyniku działania fotoelektrycznego. Efekt fotoelektryczny występuje, gdy materiał o charakterze metalicznym zwykle pochłania wystarczającą ilość promieniowania świetlnego, co powoduje emisję elektronów z jego powierzchni. Odkrycia efektu fotoelektrycznego dokonał po raz pierwszy w 1887 roku Heinrich Hertz, niemiecki fizyk, a następnie nazwano go efektem Hertza. Wielu badaczy spędzało czas na określaniu jego właściwości na przestrzeni lat, aw 1905 roku Albert Einstein opublikował ustalenia, że było to spowodowane kwantami światła znanymi jako fotony. Jasne i eleganckie wyjaśnienie Einsteina dotyczące produkcji fotoelektronów zaowocowało jego wygraną w dziedzinie fizyki w 1921 roku.
Aby fotoelektrony były emitowane z powierzchni, długość fali światła musi mieć wystarczająco niską wartość, na przykład długość światła czerwonego. Emisja fotoelektronów jest również kluczową cechą stosowaną w opisie zasad mechaniki kwantowej. Proces ten obejmuje kwant lub pojedynczy foton energii pochłaniany przez stały materiał, jeśli energia fotonu jest większa niż energia górnego pasma walencyjnego lub najbardziej zewnętrznej powłoki elektronowej materiału.
Spektroskopia fotoelektronowa jest procesem, w którym energia kinetyczna fotonów emitowanych z powierzchni jest analizowana w celu zbadania obszaru powierzchni materiału próbki. Zastosowano dwa podstawowe typy procesu. Spektroskopia rentgenowska bada poziomy rdzenia materiału przy użyciu zakresów energii fotonów od 200 do 2000 woltów elektronów, a spektroskopia fotoelektronów w ultrafiolecie wykorzystuje poziomy energii fotonów od 10 do 45 woltów elektronów do badania zewnętrznych powłok elektronowych lub walencyjnych materiału. Od 2011 r. Najnowszy sprzęt synchrotronowy, który jest cyklotronem magnetycznym, który przyspiesza elektrostatycznie cząstki, umożliwia badanie zakresów energii od 5 do ponad 5000 woltów elektronowych, dzięki czemu oddzielny sprzęt badawczy nie jest już potrzebny. Te maszyny są jednak drogie i złożone, więc nie są szeroko stosowane w terenie.
Od 2011 r. Opracowano sprzęt do spektrometru fotoelektronowego z detektorem elektronów, który może działać na otwartym powietrzu i pod ciśnieniem atmosferycznym, co jest nowością w tej dziedzinie. Jest w stanie zmierzyć grubość cienkich warstw z dokładnością do 20 nanometrów lub 20 miliardowych części metra. Maszyny to modele stacjonarne, które wykorzystują źródło światła ultrafioletowego i mogą pracować w zakresie od 3,4 do 6,2 woltów elektronowych. Służą do analizy zarówno metali, jak i półprzewodników, takich jak krzem.