Spektroskopia fotoemisyjna

Spektroskopia fotoemisyjna (spektroskopia fotoelektronowa; PES, z ang. photoemission spectroscopy) – jedna z głównych odmian spektroskopii elektronowej, polegająca na analizie rozkładu energii kinetycznej fotoelektronów emitowanych w wyniku wzbudzenia próbki promieniowaniem elektromagnetycznym z danego zakresu. W metodyce spektroskopii wykorzystywane jest zjawisko fotoelektryczne.

Podstawy fizyczne

Monochromatyczna wiązka pierwotna (charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie, nadfioletowe lub synchrotronowe) jest kierowana na badaną próbkę. W wyniku oddziaływania wiązki pierwotnej z materiałem następuje wybicie elektronów (zwanych fotoelektronami, gdyż powstały w wyniku fotoemisji) z atomów ulokowanych na powierzchni próbki. Ich energia kinetyczna jest bezpośrednio mierzona przez detektor.

Metody PES można podzielić na:

Istnieje również szereg pochodnych metod PES wyróżniających się wprowadzeniem:

kątowej zdolności rozdzielczej (ARPES)
fotoemisji rezonansowej (SPPES i SPARPES)
analizy spinu (RPES)

Widmo PES

Wynikiem przeprowadzenia spektroskopii fotoemisyjnej jest wyznaczenie liczby zliczeń fotoelektronów w funkcji energii wiązania. Elektrony mogą zostać niesprężyście rozproszone podczas transportu w próbce. Energia kinetyczna cząstek po opuszczeniu powierzchni materiału jest niższa w stosunku do elektronów nierozproszonych. Elektrony są rozpraszane także w drodze do detektora. Fotoelektrony, które utraciły swą energię kinetyczną w wyniku powyższego mechanizmu tworzą tło widma. Uzyskanie wysokiej próżni jest konieczne ze względu na czułość metody PES na skład powierzchni.

Aparatura

Standardowa aparatura wykorzystywana w metodach PES musi zawierać:

źródło wiązki pierwotnej (lampa rentgenowska, lampa ultrafioletowa, synchrotron)
detektor zależy od wybranej metody
układ próżniowy
układ zasilający i chłodzący

Bibliografia

R.W. Kelsall, I.W. Hamley, M. Geoghegan: Nanotechnologie. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008. ISBN 978-83-01-15537-7.

Zobacz też

rodzaje promieniowań