Fotoëlektronspektroskopie

Fotoëlektronspektroskopie is 'n vorm van spektroskopie waarby die kinetiese energie van fotoëlektrone gemeet word.

Links 'n bundel X-strale. Daarbo die meting van die kinetiese energie van fotoëlektrone.

Fotoëlektrone en die fotoëlektriese effek

Die fotoëlektriese effek

Wanneer 'n metaal aan fotone blootgestel word wat 'n voldoende energie lewer kan uit die metaal vrye elektrone vrygestel word. Hierdie fenomeen is bekend as die fotoëlektriese effek en hierdie vrye elektrone word fotoëlektrone genoem. Die spektroskopiese tegniek meet die snelheid waarmee hierdie elektrone voortbeweeg.

Omdat vrye elektrone sterk interaksies met materie soos die molekule van die lug vertoon, word die tegniek gewoonlik in ultrahoë vakuum uitgevoer.

Die fotone se bron

Watter elektrone uit die meteriaal se atome vrygestel kan word, word bepaal deur die fotone se energie. X-strale van 'n aluminium-bron (AlKα) word dikwels daarvoor gebruik. Hierdie vorm van die tegniek word X-straal-fotoëlektronspektroskopie genoem. 'n Ander vorm is ultraviolet-fotoëlektronspektroskopie. Dit gebruik gewoonlik straling van 'n helium-lamp.

XPS of ESCA

Wydhoekspektrum

X-straal-fotoëlektronspektroskopie word dikwels met die akroniem XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) aangedui, maar die uitvinder van hierdie tegniek Kai Siegbahn het dit aanvanklik ESCA genoem, Electron Spectrocopy for Chemical Analysis Elektronspektroskopie vir Chemiese Ontleding. Die rede daarvoor is dat die fotoëlektrone wat vrygestel word in die buiteste 10 nm van die materiaal, die aanwesigheid van alle elemente (Li-U) behalwe helium en waterstof kan aanwys. Verder lewer die spektrum dikwels inligtings oor die chemiese omgewing van 'n atoom en/of sy oksidasietoestand.

Die voorbereiding van die monster is gewoonlik taamlik eenvoudig, hoewel besoedeling van die oppervlak verhoed moet word en materiale wat nie goed geleidend is probleme kan gee omdat hulle kan oplaai.

Die invallende fotone kan nie net die valensie- maar ook die kernelektrone vrystel en van 'n element wat aanwesig is kan dikwels die 1s, 2s, 2p ensomeer kernelektrone waargeneem word. Die kleinste hoeveelheid wat nog waargeneem kan word is gewoonlik >0.05% (atoom).