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Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X

Visión general

Fuente: Faisal Alamgir, School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA

La espectroscopia de fotoelectrón de rayos X (XPS) es una técnica que mide la composición elemental, la fórmula empírica, el estado químico y el estado electrónico de los elementos que existen dentro de un material. Los espectros XPS se obtienen irradiando un material con un haz de rayos X mientras se mide simultáneamente la energía cinética y el número de electrones que escapan de los primeros nanómetros del material que se está analizando (dentro de los 10 nm superiores, para la cinética típica energías de los electrones). Debido al hecho de que los electrones de señal escapan predominantemente de dentro de los primeros nanómetros del material, XPS se considera una técnica analítica de superficie.

El descubrimiento y la aplicación de los principios físicos detrás de XPS o, como se conocía anteriormente, la espectroscopia de electrones para el análisis químico (ESCA), dio lugar a dos premios Nobel de física. El primero fue otorgado en 1921 a Albert Einstein por su explicación del efecto fotoeléctrico en 1905. El efecto fotoeléctrico sustenta el proceso por el cual se genera la señal en XPS. Mucho más tarde, Kai Siegbahn desarrolló ESCA basado en algunos de los primeros trabajos de Innes, Moseley, Rawlinson y Robinson, y grabó, en 1954, el primer espectro XPS de alta resolución de energía de NaCl. Una nueva demostración del poder de ESCA/XPS para el análisis químico, junto con el desarrollo de la instrumentación asociada para la técnica, condujo al primer instrumento monocromático XPS comercial en 1969 y al Premio Nobel de Física en 1981 a Siegbahn en reconocimiento a sus extensos esfuerzos para desarrollar la técnica como herramienta analítica.

Procedimiento

El siguiente procedimiento se aplica a un instrumento XPS específico y su software asociado, y puede haber algunas variaciones cuando se utilizan otros instrumentos.

  1. La muestra es una película delgada de Pt (3 capas atómicas de espesor) cultivada en una sola capa de grafeno, que se apoya en una diapositiva de vidrio de sílice comercial (SiO2). El grafeno (que es una sola capa de carbono) fue cultivado en Cu y luego transferido al sustrato de vidrio. Las capas atómicas pt fueron depositadas por méto

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Resultados

La Figura 1 muestra un espectro de encuestas de la muestra, mostrando claramente las emisiones de Pt, Si, C y O. En la Figura 2,vemos el escaneo de alta resolución de los picos Pt 4f7/2 y 4f5/2 de la muestra. Las energías de unión de cada uno de los picos de nivel central se pueden comparar con las que se encuentran en bases de datos como la mantenida por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología...

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Aplicación y resumen

XPS es una técnica de análisis químico de superficie que es versátil en el rango de muestras que se puede utilizar para investigar. La técnica proporciona cuantificación de la composición química, el estado químico y la estructura electrónica ocupada de los átomos dentro de un material.

XPS proporciona elemental la composición de la superficie (dentro de 1-10 nm por lo general), y se puede utilizar para determinar la fórmula empírica de los compuestos de superficie, la identidad ...

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Tags
X ray Photoelectron SpectroscopyXPSSurface ChemistryNon destructive TechniqueMaterial AnalysisX ray EnergyCore Shell ElectronBinding EnergiesChemical CompositionState Of The MaterialXPS SpectrumPhoton AbsorptionWork FunctionPhotoelectronsX ray SourcesAluminum K Alpha

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0:08

Overview

1:01

Principles of X-Ray Photoelectron Spectroscopy

3:01

Loading a Sample for Study

5:06

Collecting an XPS Spectrum

7:14

Results

7:48

Applications

8:52

Summary

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