Обратная фотоэмиссионная спектроскопия

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Inverse photoemission spectroscopy" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (February 2008) (Learn how and when to remove this message)

Обратная фотоэмиссионная спектроскопия ( IPES ) — это метод изучения поверхности , используемый для изучения незанятой электронной структуры поверхностей, тонких пленок и адсорбатов. Хорошо коллимированный пучок электронов с четко определенной энергией (<20 эВ) направляется на образец. Эти электроны связываются с высоколежащими незанятыми электронными состояниями и распадаются на низколежащие незанятые состояния, причем подмножество этих переходов является излучательным. Фотоны, испускаемые в процессе распада, детектируются, и генерируется энергетический спектр, количество фотонов против энергии падающих электронов. Из-за низкой энергии падающих электронов глубина их проникновения составляет всего несколько атомных слоев, что делает обратную фотоэмиссию особенно чувствительным к поверхности методом. Поскольку обратная фотоэмиссионная спектроскопия исследует электронные состояния выше уровня Ферми системы, она является дополнительным методом к фотоэмиссионной спектроскопии .

Энергия фотонов ( , где - постоянная Планка ), испускаемых при падении электронов на вещество с использованием электронного пучка с постоянной энергией ( ) , переходит в незанятое состояние с более низкой энергией ( ), согласно закону сохранения энергии, как:${\displaystyle h\nu }$${\displaystyle h}$${\displaystyle E_{i}}$${\displaystyle E_{f}}$

${\displaystyle E_{i}=E_{f}+h\nu \,}$

Измеряя и , можно найти незанятое состояние ( ) поверхности.${\displaystyle E_{i}}$${\displaystyle h\nu }$${\displaystyle E_{f}}$

Для этого измерения можно использовать два режима. Один из них — режим изохромата, который сканирует энергию падающих электронов и сохраняет постоянную энергию обнаруженных фотонов. Другой — режим настраиваемой энергии фотонов или режим спектрографа, который сохраняет постоянную энергию падающих электронов и измеряет распределение энергии обнаруженных фотонов. Последний также может измерять резонансную инверсную фотоэмиссионную спектроскопию.

В режиме изохромата энергия падающих электронов увеличивается, а испускаемые фотоны детектируются при фиксированной энергии, которая определяется детектором фотонов. Обычно в качестве детектора фотонов используется заполненная газом I ₂ трубка Гейгера-Мюллера с входным окном из SrF ₂ или CaF _2. Сочетание окна и заполняющего газа определяет энергию детектируемых фотонов, а для газа I ₂ и окна SrF ₂ или CaF ₂ энергии фотонов составляют ~ 9,5 эВ и ~ 9,7 эВ соответственно.

В режиме спектрографа энергия падающего электрона остается фиксированной, а решетчатый спектрометр используется для обнаружения испускаемых фотонов в диапазоне энергий фотонов. Дифракционная решетка используется для рассеивания испускаемых фотонов, которые в свою очередь обнаруживаются двумерным позиционно-чувствительным детектором.

Одним из преимуществ режима спектрографа является возможность получения спектров IPES в широком диапазоне энергий фотонов одновременно. Кроме того, энергия падающих электронов остается фиксированной, что позволяет лучше фокусировать электронный луч на образце. Кроме того, изменяя энергию падающих электронов, можно детально изучить электронную структуру. Хотя решеточный спектрометр очень стабилен с течением времени, его настройка может быть очень сложной, а его обслуживание может быть очень дорогим. Преимуществами изохроматического режима являются его низкая стоимость, простая конструкция и более высокие скорости счета. ^[1]

• Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
• Фотоэлектрический эффект