Espectroscopia de fotoelétrons de raios-X

Visão Geral

Fonte: Faisal Alamgir, Escola de Ciência e Engenharia de Materiais, Instituto de Tecnologia da Geórgia, Atlanta, GA

A espectroscopia fotoelétron de raios-X (XPS) é uma técnica que mede a composição elementar, fórmula empírica, estado químico e estado eletrônico dos elementos existentes dentro de um material. Os espectros XPS são obtidos irradiando um material com um feixe de raios-X enquanto mede simultaneamente a energia cinética e o número de elétrons que escapam dos vários nanômetros superiores do material que está sendo analisado (dentro ~ dos 10 nm superiores, para as energias cinéticas típicas dos elétrons). Devido ao fato de que os elétrons de sinal escapam predominantemente de dentro dos primeiros nanômetros do material, o XPS é considerado uma técnica analítica superficial.

A descoberta e a aplicação dos princípios físicos por trás do XPS ou, como era conhecida anteriormente, a espectroscopia eletrônica para análise química (ESCA), levou a dois prêmios Nobel de Física. O primeiro foi concedido em 1921 a Albert Einstein por sua explicação sobre o efeito fotoelétrico em 1905. O efeito fotoelétrico sustenta o processo pelo qual o sinal é gerado no XPS. Muito mais tarde, Kai Siegbahn desenvolveu o ESCA baseado em alguns dos primeiros trabalhos de Innes, Moseley, Rawlinson e Robinson, e registrou, em 1954, o primeiro espectro XPS de alta resolução de energia da NaCl. Outra demonstração do poder do ESCA/XPS para análise química, juntamente com o desenvolvimento da instrumentação associada à técnica, levou ao primeiro instrumento comercial monocromático XPS em 1969 e ao Prêmio Nobel de Física em 1981 à Siegbahn em reconhecimento aos seus extensos esforços para desenvolver a técnica como ferramenta analítica.

Procedimento

O procedimento a seguir aplica-se a um instrumento XPS específico e seu software associado, podendo haver algumas variações quando outros instrumentos são usados.

  1. A amostra é uma película fina de Pt (3 camadas atômicas de espessura) cultivada em uma única camada de grafeno, que é suportada em uma lâmina de vidro comercial de sílica (SiO2). O grafeno (que é uma única camada de carbono) foi cultivado em e depois transferido para o substrato de vidro. As camadas atômicas do Pt foram então depositadas

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Resultados

A Figura 1 mostra um espectro de pesquisa da amostra, mostrando claramente as emissões pt, si, c e o o. Na Figura 2,vemos a varredura de alta resolução dos picos Pt 4f7/2 e 4f5/2 da amostra. As energias vinculantes de cada um dos picos de nível central podem ser comparadas às encontradas em bancos de dados como o mantido pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) (em https://srdata.nist.gov...

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Aplicação e Resumo

XPS é uma técnica de análise química superficial que é versátil na gama de amostras que pode ser usada para investigar. A técnica fornece quantificação da composição química, do estado químico e da estrutura eletrônica ocupada dos átomos dentro de um material.

O XPS fornece elementar a composição da superfície (dentro de 1-10 nm normalmente), e pode ser usado para determinar a fórmula empírica dos compostos superficiais, a identidade de elementos que contaminam uma superf?...

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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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