Spectroscopia fotoelectronilor este o metodă de studiere a structurii materiei, bazată pe măsurarea spectrelor de energie ale electronilor emiși în timpul emisiei fotoelectronilor . Metoda spectroscopiei fotoelectronilor este aplicabilă materiei în stare gazoasă, lichidă și solidă și vă permite să explorați atât învelișurile electronilor exterioare, cât și interioare ale atomilor și moleculelor, nivelurile de energie ale electronilor dintr-un solid (în special, distribuția electronilor). în banda de conducere ).
În spectroscopie fotoelectronică se utilizează raze X monocromatice sau radiații ultraviolete cu energii fotonice de la zeci de mii la zeci de eV. Sursele de radiație din spectrometrele fotoelectronilor sunt radiația tubului cu raze X , descărcarea de heliu și radiația sincrotron . Se înregistrează distribuția electronilor pe energii cinetice. Din legea conservării energiei se poate găsi energia cinetică a unui electron
unde este energia unui cuantum de lumină, este energia de legare a unui electron în raport cu nivelul Fermi, este pierderea de energie a unui electron pe drumul său către suprafață, în principal datorită împrăștierii pe o rețea cristalină, este energia cinetică a un electron emis în vid. În spectrul fotoelectronic, este format dintr-un spectru de electroni din nivelurile electronice interne ale atomilor, electroni din banda de valență și stări de suprafață suprapuse spectrului de electroni secundari. Procesul de fotoemisie poate fi împărțit în 3 etape:
Spectrul de electroni poate fi utilizat pentru a determina energiile de legare ale electronilor și nivelurile lor de energie în substanța studiată. Spectrul fotoelectronilor este examinat folosind spectrometre electronice de înaltă rezoluție (a fost atinsă o rezoluție de până la zecimi de eV în regiunea de raze X și până la zecimi de eV în regiunea ultravioletă). Pentru molecule, energiile de legare ale electronilor din învelișurile interioare ale atomilor care le formează depind de tipul de legătură chimică (deplasări chimice), prin urmare, spectroscopia fotoelectronilor este utilizată cu succes în chimia analitică pentru a determina compoziția unei substanțe și în fizică. chimie pentru a studia legăturile chimice.
În chimie, metoda spectroscopiei fotoelectronilor este cunoscută sub denumirea de ESCA – spectroscopie electronică pentru analiză chimică (ESCA – spectroscopie electronică pentru analiză chimică).