Рентгеноэлектронная спектроскопия

Материал из m-protect.ru

Перейти к: навигация, поиск

Рентгеноэлектронная спектроскопия (РЭС, ЭСХА-электронная спектроскопия для хим. анализа), метод исследования электронного строения хим. соед., состава и структуры поверхности твердых тел, основанный на фотоэффекте с использованием рентгеновского излучения. При облучении в-ва происходит поглощение рентгеновского кванта hv (h-постоянная Планка, v-частота излучения), сопровождающееся эмиссией электрона с внутренних или внешних оболочек атома. Энергия связи электрона Есв в образце в соответствии с законом сохранения энергии определяется уравнением: Есв = hv-Eкин, где Eкин-кинетическая энергия фотоэлектрона. Значения Есв электронов внутренних оболочек специфичны для данного атома, поэтому по ним однозначно можно определить состав хим. соединения. Кроме того, эти величины отражают характер взаимод. исследуемого атома с др. атомами в соединении, т.е. зависят от характера химической связи. Количеств. состав образца определяют по интенсивности I потока фотоэлектронов.

Область применения

Элементный состав. Остовные электроны в молекуле, как было сказано выше, сохраняют признаки своего атома, что позволяет проводить элементный анализ вещества: наличие определенного элемента обнаруживается по присутствию линии, соответствующей его K- (или другой внутренней) оболочке. Так, например, кислород имеет линию, связанную с 1s-электронами в области ~ 530-534 эВ, атом фтора - в районе ~ 684-686 эВ. Хотя и имеется определенный разброс в энергетическом положении 1s-уровня элемента (~ 5 эВ) в различных химических веществах, однако разность энергий 1s-линий соседних элементов, например кислорода и фтора (~150 эВ), намного больше этого разброса. Следовательно, величины энергий связи можно использовать для определения качественного состава, поскольку величины Есв для разных элементов существенно отличаются друг от друга.

Химический сдвиг. Несмотря на постоянство энергии остовных уровней атома, в различных веществах имеется определенная разница в энергиях связи для данного атома при переходе от одного вещества к другому. Как следует из экспериментальных данных, энергия связи Есв электронов остова несколько меняется при изменении характера химического окружения атома, спектр которого изучается.

Изменения энергии связи (DЕсв) для электронного уровня одного и того же элемента в разных соединениях принято называть химическим сдвигом. Одними из важнейших результатов, полученных группой шведских физиков, являются демонстрация возможности измерения химических сдвигов на примерах рентгеноэлектронных спектров многих органических и неорганических соединений и создание аппаратуры, способной регистрировать соответствующие сдвиги.

Личные инструменты