전자 분광학
Electron spectroscopy전자분광학이란 광전자, 오거전자 등 방출전자의 에너지 분석을 바탕으로 한 기술로 형성된 집단을 말한다.이 소분류는 화학분석을 위한 전자분광학(ESCA), 전자에너지손실분광학(EELS), 자외선광전자분광학(UPS) 및 오거전자분광학(AES)으로 알려진 X선광전자분광학(XPS)을 포함한다.이러한 분석 기법은 테스트 샘플의 표면에서 원소와 원소의 전자 구조를 식별하고 결정하는 데 사용됩니다.샘플은 고체, 가스 또는 [1][2]액체일 수 있습니다.
화학 정보는 오거 전자와 광전자의 에너지가 상당히 낮기 때문에 샘플의 최상위 원자층(깊이 10 nm 이하)에서만 얻을 수 있다. 일반적으로 20 - 2000 eV이다.이 때문에 전자분광법은 표면화학분석의 [1]기법이다.
역사
전자분광학의 개발은 1887년 독일의 물리학자 하인리히 루돌프 헤르츠가 광전 효과를 발견했지만 설명할 수 없었던 때 시작된 것으로 볼 수 있다.1900년 막스 플랑크(1918년 노벨 물리학상)는 전자파에 의해 전달되는 에너지는 에너지의 "패킷"으로만 방출될 수 있다고 제안했다.1905년 알버트 아인슈타인(1921년 노벨 물리학상)은 플랑크의 발견과 광전 효과를 설명했다.그는 빛 에너지가 개별 양자화 패킷(포톤)으로 전달된다는 가설을 제시했으며, 각각은 실험적인 섭저브를 설명하기 위해 에너지 hµ를 가지고 있었다.이 출판 후 2년 뒤인 1907년, 박사학위 취득.이네스는 최초의 XPS [3]스펙트럼을 기록했다.
수많은 개발과 제2차 세계대전 이후, 스웨덴 웁살라에 있는 그의 연구 그룹과 함께 Kai Siegbahn(1981년 노벨상)은 1954년 에너지 분해능 XPS 스펙트럼을 생산하는 최초의 XPS 장치를 등록했다.1967년, Sigbahn은 화학 분석을 위한 전자 분광학(ESCA)이라고 불리는 XPS와 그 유용성에 대한 포괄적인 연구를 발표했다.1962년, 시그반의 작품과 동시에 데이비드 W. 임페리얼 칼리지 런던(그리고 후에 옥스퍼드 대학)의 터너는 헬륨 [3]램프를 사용하여 분자종을 위한 자외선 광전자 분광학(UPS)을 개발했다.
기본 이론
전자분광학에서는 시료에 X선 광자, 전자빔 전자, 자외선 방사 광자 등의 고에너지 입자를 조사하면 오거 전자와 광전자가 방출된다.그림 1은 예를 들어 특정 에너지 범위(E=hθ)에서 들어오는 X선 광자가 원자의 내부 껍질에 있는 전자로 에너지를 전달하는 단일 입자를 기반으로 이를 설명한다.광자 흡수에 의한 전자 방출은 원자 껍질에 구멍을 남긴다(그림 1 (a) 참조).구멍은 두 가지 방법으로 채워질 수 있으며, 각 요소에 고유한 서로 다른 특성 광선을 형성할 수 있습니다.에너지 레벨이 높은 셸 내의 전자가 구멍을 메우면서 형광광자가 방출된다(그림 1(b)).오거현상에서는 높은 에너지레벨의 셸에 있는 전자가 인접 또는 인근 전자를 방출하는 구멍을 메워 오거전자를 형성한다(그림 1(c)).[1]
위와 그림 1에서 볼 수 있듯이, 오거 전자와 광전자는 물리적 기원이 다르지만, 두 유형의 전자는 물질 표면의 화학 원소에 대한 유사한 정보를 가지고 있습니다.각 원소는 그것들을 식별할 수 있는 그들만의 특별한 오거 전자 또는 광자 전자 에너지를 가지고 있다.광전자의 결합 에너지는 다음 [1]공식으로 계산할 수 있습니다.
여기서binding E는 광전자의 결합에너지, hθ는 들어오는 방사선 입자의 에너지kinetic, E는 장치로 측정한 광전자의 운동에너지, 는 [1]작업함수이다.
오거 전자의 운동 에너지는 오거 과정에 관여하는 전자 껍질의 결합 에너지 간의 에너지 차이와 거의 동일합니다.이는 다음과 [1]같이 계산할 수 있습니다.
여기서kinetic E는 오거 전자의 운동 에너지, hθ는 들어오는 방사선 입자의 에너지B, E는 제1외각 결합 에너지, E는C 제2외각 결합 [1]에너지이다.
