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spectroscopie de photoélectrons est un processus où l'énergie cinétique des photons émis à partir d'une surface est analysé pour étudier la région de la surface d'un matériau de l'échantillon. Deux types de base du processus ont été utilisés. X-ray spectroscopie études core-niveaux d'un matériau en utilisant des gammes d'énergie de photon de 200 à 2 000 électrons-volts, et la spectroscopie de photoélectrons ultraviolets utilise des niveaux d'énergie de photons comprise entre 10 et 45 électrons-volts pour l'étude de l'électron externe ou couches de valence du matériau. À partir de 2011, le dernier équipement synchrotron, qui est un cyclotron magnétique qui accélère particules électrostatique, permet l'étude des gammes d'énergie de 5 à plus de 5000 électronvolts afin que les équipements de recherche séparée n'est plus nécessaire. Ces machines sont coûteuses et complexes, toutefois, de sorte qu'ils ne sont pas largement utilisés dans le domaine.
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Un photoélectrons est un électron émis à partir d'une substance en raison de l'effet photoélectrique. L'effet photoélectrique se produit quand un matériau qui est généralement de nature métallique absorbe suffisamment le rayonnement lumineux de telle sorte que cela se traduit par l'émission d'électrons à partir de sa surface. La découverte de l'effet photoélectrique a été faite la première fois en 1887 par Heinrich Hertz, un physicien allemand, puis a été nommé l'effet Hertz. Beaucoup de chercheurs ont passé de temps à définir ses propriétés au fil des ans, et, en 1905, Albert Einstein a publié les conclusions qu'elle a été causée par quanta de lumière appelé photons. Explication claire et élégante d'Einstein de la façon dont photoélectrons ont été produits a entraîné dans son remportant le prix Nobel de physique en 1921.
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À partir de 2011, l'équipement de spectrométrie de photoélectrons a été développé avec un détecteur d'électrons qui peut fonctionner à l'air libre et à la pression atmosphérique, ce qui est nouveau dans le domaine. Il est capable de mesurer l'épaisseur de films minces à des niveaux aussi fines que 20 nanomètres, ou 20 milliardièmes de mètre. Les machines sont des modèles bureau qui utilisent une source de lumière ultraviolette et pouvant fonctionner dans une plage de 3,4 à 6,2 électron-volt. Ils sont utilisés pour analyser les métaux et les semi-conducteurs tels que le silicium.
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Pour que les photoélectrons émis à partir d'une surface, la longueur d'onde de la lumière doit être d'une valeur suffisamment faible, telle que celle de la lumière rouge. L'émission de photoélectrons est également un élément clé qui est utilisé pour décrire les principes de la mécanique quantique. Le procédé implique un quanta, ou un photon d'énergie étant absorbé par un matériau solide si l'énergie du photon est supérieure à l'énergie de la bande de valence supérieure, ou couche électronique la plus externe du matériau.
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