3.3.6. Ультрафіолетові методи (уф)

3.3.6.1. "УФ – електрон" /6-1/

Метод фее – фотоелектронної емісії

Метод ФЕЕ заснований на вимірюванні роботи виходу електрона з використанням явища зовнішнього фотоефекту, який полягає в емісії електронів (фотоелектронів) твердими тілами під дією електромагнітного випромінювання (УФ та видимого діапазону) [2, 3].

При створенні між освітлюваним зразком (фотокатодом) і провідником (анодом) електричного поля з різницею потенціалів U, прискорюючого електрони, виникає їх впорядкований рух (фотострум). При деякій напрузі фотострум стає максимальним (струм насичення), тобто всі фотоелектрони досягають анода. Для фотоефекту, що викликається видимим або УФ випромінюванням, максимальна швидкість фотоелектронів V_max значно менша, ніж швидкість світла. Для зовнішнього фотоефекту виконується рівняння Ейнштейна

, (3.5)

де E_к – кінетична енергія електрона; h – постійна планка;  – частота електромагнітної хвилі;  – робота виходу для опроміненого матеріалу.

Вимірюючи кінетичну енергію фотоелектронів E_к з (3.5), можна знайти роботу виходу , яка характеризує досліджуваний матеріал.

Уфес – ультрафіолетова електронна спектроскопія

Метод заснований на рівнянні фотоефекту [2]. Енергія збуджуючого випромінювання складає приблизно 40–50 еВ, тому енергії квантів недостатньо для внутрішніх електронних оболонок атомів, а збуджуються тільки валентні електрони. Метод чутливий до стану поверхні (наприклад до присутності адсорбованих атомів), оскільки товщина аналізованого шару складає кілька атомних шарів. Проте метод не можна використати для визначення хімічного складу речовини, оскільки на спектри, крім елементного складу, впливає багато інших параметрів.

3.3.6.2. "УФ – іони" /6-2/

Метод фд – фотодесорбції

Метод ФД заснований на десорбції атомних частинок (атомів та іонів) із поверхні твердого тіла під дією УФ випромінювання (<300 нм) [2, 3]. ФД нейтральних частинок відбувається в основному з поверхні напівпровідників, а з поверхні металів лише в тому випадку, якщо вони вкриті шаром оксиду напівпровідникового типу. При УФ опроміненні металів десорбція іонів спостерігається тільки при прикладанні досить сильного електричного поля (5–25 кВ при відстані між зразком і електродом 1 см). Інформація про поверхню отримується з аналізу (за допомогою мас-спектометра) десорбованих частинок.

3.3.7. Х-променеві методи

3.3.7.1. "Х-промені – електрони" /7-1/

Хфес – х-променева фотоелектрична спектроскопія

Енергія Х-променів (h=1,2–1,5 кеВ) витрачається на збудження електронів атомів твердого тіла й на передачу електронам кінетичної енергії. У взаємодії беруть участь дві групи електронів. Перша – електрони внутрішніх оболонок, друга – валентні електрони. Спектр валентних електронів у твердому тілі суттєво змінюється і стає квазінеперервним. Спектр фотоелектронів, вибитих із внутрішніх оболонок, є дискретним і збуджується, як правило, тільки Х-променями [2, 3, 7]; кінетична енергія таких електронів визначається за рівнянням фотоефекту. Ефективна глибина виходу електронів при їх енергії 1–2 кеВ складає приблизно 2–3 нм. Товщина шару, який аналізується, зменшується двома способами: зменшенням кута падіння Х-променів (перехід до ковзних кутів) та зменшенням кутів, під якими реєструються фотоелектрони. За допомогою ХФЕС можливо визначати енергію зв'язку електронів у твердому тілі та здійснювати хімічний аналіз. Глибина аналізу визначається довжиною вільного пробігу електронів і складає 0,5–2,5 нм для металів і 4–10 нм для органічних матеріалів.