La espectroscopia de fotoemisión inversa ( IPES ) es una técnica de ciencia de superficies que se utiliza para estudiar la estructura electrónica desocupada de superficies, películas delgadas y adsorbidos. Un haz de electrones bien colimado de una energía bien definida (<20 eV) se dirige a la muestra. Estos electrones se acoplan a estados electrónicos desocupados en las alturasy decadencia a estados desocupados de baja altitud, siendo un subconjunto de estas transiciones radiativas. Los fotones emitidos en el proceso de desintegración se detectan y se genera un espectro de energía, recuentos de fotones frente a energía de electrones incidente. Debido a la baja energía de los electrones incidentes, su profundidad de penetración es solo de unas pocas capas atómicas, lo que hace que la fotoemisión inversa sea una técnica especialmente sensible a la superficie. Como la fotoemisión inversa sondea los estados electrónicos por encima del nivel de Fermi del sistema, es una técnica complementaria a la espectroscopia de fotoemisión .
Teoría
La energía de los fotones (, que incluye la constante de Planck ) emitida cuando los electrones inciden sobre una sustancia utilizando un haz de electrones con una energía constante () relajarse a un estado desocupado de menor energía () viene dado por la conservación de la energía como:
Midiendo y , el estado desocupado () de la superficie.
Modos
Se pueden utilizar dos modos para esta medición. Uno es el modo isocromático, que escanea la energía del electrón incidente y mantiene constante la energía del fotón detectado. El otro es el modo de energía de fotón sintonizable, o modo de espectrógrafo, que mantiene constante la energía del electrón incidente y mide la distribución de la energía del fotón detectada. Este último también puede medir la espectroscopia de fotoemisión inversa resonante .
Modo isocromático
En el modo isocromático, la energía del electrón incidente aumenta y los fotones emitidos se detectan a una energía fija determinada por el detector de fotones. Normalmente, como detector de fotones se utiliza un tubo Geiger-Müller lleno de gas I 2 con una ventana de entrada de SrF 2 o CaF 2 . La combinación de la ventana y el gas de llenado determina la energía del fotón detectada, y para el gas I 2 y una ventana de SrF 2 o CaF 2 , las energías de los fotones son ~ 9,5 eV y ~ 9,7 eV, respectivamente.
Modo espectrógrafo
En el modo de espectrógrafo, la energía del electrón incidente permanece fija y se usa un espectrómetro de rejilla para detectar los fotones emitidos en un rango de energías de fotones. Se utiliza una rejilla de difracción para dispersar los fotones emitidos que a su vez se detectan con un detector sensible a la posición bidimensional.
Comparación de modos
Una ventaja del modo espectrógrafo es la capacidad de adquirir espectros IPES en una amplia gama de energías de fotones simultáneamente. Además, la energía del electrón incidente permanece fija, lo que permite un mejor enfoque del haz de electrones en la muestra. Además, al cambiar la energía del electrón incidente, se puede estudiar la estructura electrónica con gran detalle. Aunque el espectrómetro de rejilla es muy estable en el tiempo, la configuración puede ser muy compleja y su mantenimiento puede ser muy costoso. Las ventajas del modo isocromático son su bajo costo, diseño simple y tasas de conteo más altas. [1]
Ver también
Referencias
- ^ Haugan, YO; Chen, Qibiao; Onellion, M .; Himpsel, FJ (15 de mayo de 1994). "Estados desocupados de Cr en Au (100), Ag (100) y Cu (100)" . Physical Review B . 49 (19): 14028–14031. Código Bibliográfico : 1994PhRvB..4914028H . doi : 10.1103 / PhysRevB.49.14028 . PMID 10010360 .
Otras lecturas
- Stefan Hüfner (11 de noviembre de 2013). "Capítulo 9. Espectroscopia de fotoemisión inversa". Espectroscopia de fotoelectrones: principios y aplicaciones . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-662-03150-6.
- Binnig, G .; Frank, KH; Fuchs, H .; García, N .; Reihl, B .; Rohrer, H .; Salvan, F .; Williams, AR (1985). "Espectroscopia de tunelización y fotoemisión inversa: estados de imagen y campo". Cartas de revisión física . 55 (9): 991–994. Código bibliográfico : 1985PhRvL..55..991B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.55.991 . ISSN 0031-9007 . PMID 10032502 .
- Fauster, Th .; Dosis, V. (1986). "Espectroscopia de fotoemisión inversa". Química y Física de Superficies Sólidas VI . Serie Springer en Ciencias de la Superficie. 5 . págs. 483–507. doi : 10.1007 / 978-3-642-82727-3_18 . ISBN 978-3-642-82729-7. ISSN 0931-5195 .