9 fotoelektron spektroszk pia
Download
1 / 31

9. Fotoelektron-spektroszkópia - PowerPoint PPT Presentation


  • 93 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

9. Fotoelektron-spektroszkópia. 9.1. A Koopmans-tétel. A fotoelektron-spektroszkópiai módszerek alapelve. Fotoelektron-spektroszkópia (Photo Electron Spectroscopy = PES. IONIZÁCIÓS SPEKTROSZKÓPIAI MÓDSZER!  A mintát nagy energiájú (távoli ultraibolya,vagy röntgen)

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha

Download Presentation

9. Fotoelektron-spektroszkópia

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


9. Fotoelektron-spektroszkópia


9.1. A Koopmans-tétel. A fotoelektron-spektroszkópiai módszerek alapelve


Fotoelektron-spektroszkópia(Photo Electron Spectroscopy = PES

IONIZÁCIÓS SPEKTROSZKÓPIAI MÓDSZER!

 A mintát nagy energiájú (távoli ultraibolya,vagy röntgen)

monokromatikus fénnyel sugározzuk be, amely a molekulákat

ionizálja.

 Mérjük a kiszakadó elektronok kinetikus energiáját, és ebből

kiszámítjuk az ionizációt kísérő energiaváltozást.


The Nobel Prize in Physics 1981

"for his contribution to the development of high-resolution electron spectroscopy"

Kai M. Siegbahn

Sweden

1918 -


Molekulapálya-elmélet

 az elektronok molekulapályákon helyezkednek el.

 az egyes pályák energiája (EiMO) kvantumkémiai

módszerrel számítható.


Ionizációs energia: az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy egy elektront a molekulából eltávolítsunk.

Kísérletileg meghatározható mennyiség

Egy molekulának többféle ionizációs energiája van.

Jelölésük: Ii


Koopmans-tétel

Ii = - EiMO


Ionizáció molekulapálya-energia diagramon


A Koopmans-tétel közelítés, mert

az ionizációt követően a molekulában maradt elektronok újrarendeződnek.


Ionizáció: reakcióegyenlet

M + foton  M+ + e-


foton energiája

ionizációs energia

rezgési energiaváltozás

forgási energiaváltozás

elektron mozgási energiája

ion mozgási energiája

Ionizáció: energiamérleg


kiszámítjuk

A fotoelektron-spektroszkópiai kísérlet alapelve

mérjük

ismerjük

(monokromatikus fény)

elhanyagolható

I >> Evib >> Erot

elhanyagolható

(impulzus-

megmaradás)


Ionizáló sugárzások

Távoli ultraibolya fény

vegyértékelektronok leszakítására képes

UPS = ultraibolya fotoelektron-spektroszkópia

Röntgenfény

belső héjakon lévő elektronok leszakítására is képes

XPS = röntgen fotoelektron-spektroszkópia

AES = Auger elektron-spektroszkópia

XF = röntgenfluoreszcencia


Fotoelektron-spektroszkópiai módszerek


A törzselektron eltávolítását követő stabilizálódás

Távolabbi (vegyérték-, vagy törzs-) elektron ugrik a helyére, és

energia szabadul fel, amelyet az ion lead

- Újabb ionizációval – Auger-effektus,

mérési módszer Auger-spektroszkópia (AES)

- Röntgenfoton kibocsátásával – röntgenfluoreszcencia (XF)

A kilépő foton frekvenciája jellemző az elemre, XF analitikai

módszer, pl. ötvözetek összetételének meghatározására


9.2. Ultraibolya fotoelektron-spektroszkópia (UPS)

Távoli UV-sugárzással a molekulák vegyérték-elektronjait bombázzák ki.


Fényforrás

Héliumot tartalmazó kisülési cső.

He plazma: alapállapotú, és különféle gerjesztett állapotú molekulák

és ionok, továbbá elektronok elegye.

Két vonalát használják:

He(I) vonal:

He atom 21P1 11S0 átmenete. 21,22 eV ( = 58,4 nm)

He(II) vonal

He+ ion n=2  n=1 átmenete. 40,81 eV ( = 30,4 nm)


UP-spektrométer vázlata


Franck-Condon elv

Az elektrongerjesztés és az ionizáció sokkal gyorsabb, mint a magok rezgőmozgása. Ezért a mag-mag távolságok változása a fenti folyamatok alatt elhanyagolható.


Adiabatikus ionizációs energia: a molekula rezg. alapállapota és az ion rezgési alapállapota közötti en. különbség

Vertikális ionizációs energia: állandó magtávolság mellett történő ionizáció energiája


Az N2 molekula UP színképe


Az N2 molekulapálya-energiadiagramja

kötetlen el.pár

kötő -pálya

lazító -pálya


Az UPS alkalmazása

Kvantumkémiai számítási módszerek kipróbálása

Ii = - EiMO

mérjük

számítjuk

A minta kisnyomású gáz!


9.3. Röntgen fotoelektron-spektroszkópia(XPS)

A röntgensugárzás az atomtörzsekhez tartozó és a vegyértékelektronokat egyaránt képes kibombázni.


Fényforrás

Fém céltárgy (főleg Mg vagy Al), amelynek atomjaiból gyorsított elektronokkal a legbelső (n=1, „K”) héjról elektront bombáznak ki. Ennek helyére a következő (n=2, „L”) héjról beugrik egy elektron, s az energiafelesleget az ion karakterisztikus röntgensugárzás formájában adja le.

Mg K vonalai: 1253,4 keV és 1253,7 keV

Al K vonalai: 1486,3 keV és 1486,7 keV

A dublett egyik összetevőjét kvarckristállyal kiválasztják.

Felbontás. ~ 0,2 keV (1600 cm-1), rezgési szerkezet nem látható


Az XPS alkalmazásai

 A röntgenfotonok okozta ionizáció hatáskeresztmetszete 2-3 nagyságrenddel kisebb, mint a távoli UV fotonoké.

 Ezért főleg szilárd minták vizsgálatára használják.

 A törzselektronok I-je jellemző az atomfajtára, ezért a minta atomi összetételének meghatározására szolgál.

 Van kémiai eltolódás.

 A röntgensugár áthatolóképessége nagy, de az elektroné kicsi, ezért a minta felületének összetételét mérjük.

FELÜLETANALITIKAI MÓDSZER!


XP-spektrométer vázlata(Az elve megegyezik az UP-készülékével)


2:1 mólarányú CO - CO2 gázelegy XP spektruma


Cu, Pd és Cu0,6Pd0,4 ötvözet XP-színképe


  • Fe-felületen adszorbeált NO XP-színképe

  • 1.) Fe-felület NO távollétében 89 K-en

  • 2.) Fe-felület 2,6510-5 Pa nyomású NO-ban 80 s múlva

  • 3.) mint 2), de 200 s múlva

  • 4.) mint 2), de 480 s múlva

  • 5.) az adszorpció után 280 K-re melegítve.


  • ad
  • Login