1 / 31

9. Fotoelektron-spektroszkópia

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)

cachez
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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 9. Fotoelektron-spektroszkópia

  2. 9.1. A Koopmans-tétel. A fotoelektron-spektroszkópiai módszerek alapelve

  3. 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.

  4. The Nobel Prize in Physics 1981 "for his contribution to the development of high-resolution electron spectroscopy" Kai M. Siegbahn Sweden 1918 -

  5. Molekulapálya-elmélet  az elektronok molekulapályákon helyezkednek el.  az egyes pályák energiája (EiMO) kvantumkémiai módszerrel számítható.

  6. 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

  7. Koopmans-tétel Ii = - EiMO

  8. Ionizáció molekulapálya-energia diagramon

  9. A Koopmans-tétel közelítés, mert az ionizációt követően a molekulában maradt elektronok újrarendeződnek.

  10. Ionizáció: reakcióegyenlet M + foton  M+ + e-

  11. foton energiája ionizációs energia rezgési energiaváltozás forgási energiaváltozás elektron mozgási energiája ion mozgási energiája Ionizáció: energiamérleg

  12. kiszámítjuk A fotoelektron-spektroszkópiai kísérlet alapelve mérjük ismerjük (monokromatikus fény) elhanyagolható I >> Evib >> Erot elhanyagolható (impulzus- megmaradás)

  13. 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

  14. Fotoelektron-spektroszkópiai módszerek

  15. 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

  16. 9.2. Ultraibolya fotoelektron-spektroszkópia (UPS) Távoli UV-sugárzással a molekulák vegyérték-elektronjait bombázzák ki.

  17. 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)

  18. UP-spektrométer vázlata

  19. 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.

  20. Adiabatikus ionizációs energia: a molekula rezg. alapállapota és az ion rezgési alapállapota közötti en. különbség Vertikális ionizációs energia: állandó magtávolság mellett történő ionizáció energiája

  21. Az N2 molekula UP színképe

  22. Az N2 molekulapálya-energiadiagramja kötetlen el.pár kötő -pálya lazító -pálya

  23. Az UPS alkalmazása Kvantumkémiai számítási módszerek kipróbálása Ii = - EiMO mérjük számítjuk A minta kisnyomású gáz!

  24. 9.3. Röntgen fotoelektron-spektroszkópia(XPS) A röntgensugárzás az atomtörzsekhez tartozó és a vegyértékelektronokat egyaránt képes kibombázni.

  25. 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

  26. 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!

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

  28. 2:1 mólarányú CO - CO2 gázelegy XP spektruma

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

  30. 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.

More Related