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    光電子能譜學是利用光電效應分析物質的一種方法,當光子與原子或分子相互作用時,它可以——如果它有足夠的能量——使一個電子被射出。電子以一種取決于它的初始能量狀態和入射光子的能量的動能被噴射出去。光子的波長決定了它的能量,較短的波長具有更高的能量在已知波長下,通過測量噴射電子的動能,可以獲得有關其化學成分和其他性質的信息。科學家用燒杯當帶負電的電子從原子中噴射出來時,會形成一個正離子,以及噴射出一個原子所需的能量電子被稱為電離能或結合能。電子排列在原子核周圍的軌道上,電子的電離能主要取決于原子核上的電荷——每個化學元素在原子核中有不同數量的質子,因此也有不同的電荷——以及電子的軌道元素有其獨特的電離能模式,在光電子能譜學中,被探測到的每個電子的電離能就是入射光子的能量減去被噴射電子的動能。由于第一個值已知,第二個值可以測量,所以樣品中的元素可以根據觀察到的電離能的模式來確定。發射電子需要相對高能的光子,這意味著需要向電磁光譜的高能、短波長端輻射這就產生了兩種主要的方法:紫外光電子能譜(UPS)和x射線光電子能譜(XPS),但是,由于x射線的能量較高,x射線可以將核心電子發射到靠近原子核的地方。x射線光電子能譜是用x射線以單一頻率轟擊樣品并測量所發射電子的能量來進行的。樣品必須放在超高真空室中,以防止光子發射電子被氣體吸收,以確保樣品表面沒有被吸附的氣體。發射電子的能量是通過測量它們在電場中的擴散來確定的-那些能量較高的電子會被電場偏轉到較小的程度。因為核心電子的電離能會發生偏移當有關元素處于氧化狀態時,該方法不僅可以提供有關元素的信息,還可以提供其氧化狀態的信息。由于真空條件的要求,X射線光光譜法不能用于液體,通常用于固體樣品的表面分析紫外光電子能譜學的工作原理與此類似,但使用的是光譜中紫外范圍內的光子。這些光子通常是由氣體放電燈產生的,使用惰性氣體之一,如氦,提供單一波長的光子。UPS最早用于測定氣體分子的電離能,但是現在經常被用來研究材料的電子結構。
    • 發表于 2020-09-18 05:11
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    • 分類:科學教育

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