тельного потенциала на поверхности образца. Для определения положений спектральных линий в этом случае необходимо проведение процедуры калибровки по известной линии в спектре.

2.3. Качественный анализ спектров

Все химические элементы различаются строением атома. Измеряя энергию связи электронов в атомах исследуемого вещества (положение спектральных линий), можно получить информацию об электронной структуре атома и, тем самым, идентифицировать химические элементы. Для этой цели сначала получают так называемый обзорный спектр образца, т.е. полный спектр кинетических энергий фотоэлектронов от KE=0 до КЕ=hv, прописываемый для экономии времени с низким разрешением и позволяющий определить энергии связи основных фотоэлектронных пиков с точностью в несколько электронвольт. Далее для детального анализа прописывают отдельные спектральные линии (частичный спектр) в узком интервале энергий (обычно ±5÷10 эВ относительно положения пика) с более высоким разрешением. Любой элемент даёт одну или более спектральных линий. Линия с максимальной интенсивностью называется основной и обычно используется для идентификации элемента в спектре. Особенностью метода РФЭС является невозможность регистрации в спектрах линий водорода и гелия.

2.3.1. Спектроскопические обозначения уровней

Состояние электрона в атоме может быть описано четырьмя квантовыми числами: главным квантовым числом n=0, 1, 2, ...; орбитальным квантовым числом l=0, 1, 2, ..., n-1, определяющим

проекцию вектора орбитального момента электрона l ; спиновым квантовым числом s=½ и квантовым числом j, определяющим зна-

чение полного момента количества движения электрона j . Спины, орбитальные и полные моменты отдельных электронов в

атоме определяютG значения суммарного спина S , орбитального L

и полного J момента атома. Существует несколько методов определения полного момента атома, различающихся способами суммирования электронных моментов. Использование того или иного

36

метода зависит от силы электронного взаимодействия в описываемом атоме. Различают два предельных типа электронной связи и соответствующих правил суммирования моментов.

Слабая связь (LS-связь или рэссел-саундеровская связь). Дан-

ный тип связи наиболее адекватно описывает атомы, в которых взаимодействие орбитальных l j и собственных s j моментов количества движения электронов друг с другом сильнее, чем взаимодействие моментов l j и s j для каждого электрона в отдельности.

Связь орбитального и спинового моментов в этом случае называется слабой и является наиболее распространенной в «легких» атомах с номером Z < 75 . В этом случае векторы орбитального и спинового моментов электронов складываются по отдельности, образуя

j=1

в атоме). Оба суммарных момента векторно складываются в пол-

ный момент атома J = L + S .

Сильная связь (j-j связь). Данный тип связи осуществляется, когда взаимодействие l j и s j для каждого из электронов сильнее,

чем взаимодействие порознь орбитальных и спиновых моментов различных электронов между собой. Такая связь существует преимущественно в «тяжелых» элементах с атомным номером Z > 75. Векторы орбитального и спинового моментов каждого электрона складываются, образуя вектор полного момента электрона

j j = l j + sGj . Полный момент атома образуется сложением полных

G N G

моментов всех электронов J = ∑ j j .

j=1

Метод сильной связи лежит в основе терминологии, используемой для описания оже- и фотоэлектронных спектров всех элементов. Существует два исторически сложившихся способа обозначения электронных уровней: спектроскопическое и рентгеновское обозначение (см. табл. 2.1). Спектроскопические обозначения опи-

37