Techniklexikon

Photoelektronenspektroskopie

Atom- und Molekülphysik, die systematische Untersuchung der Energieverteilung von Elektronen aus Prozessen der Photoionisation, also der Anregung von Atomen oder Molekülen über die Ionisationsgrenze durch Absorption elektromagnetischer Strahlung. Der prinzipielle Aufbau eines Photoelektronenspektrometers ist in der Abbildung dargestellt. Teilchen eines Targets werden durch die Absorption elektromagnetischer Strahlung ionisiert. Die dabei entstehenden Elektronen werden auf ihre Energie untersucht und dann mit einem Elektronendetektor nachgewiesen. Die Wellenlänge der ionisierenden Strahlung muss dabei grösser sein als die Bindungsenergie der am schwächsten gebundenen Elektronen des Targets. Eine andere Möglichkeit ist die Multiphotonenionisation, bei der der Ionisationsprozess durch Absorption mehrerer Photonen vor sich geht. Neben den verschiedenen Formen der Elektronen-Energieanalysatoren kommt zur Energiemessung das Flugzeitspektrometer zum Einsatz, bei dem die Elektronenenergie durch Messung der Laufzeit der Elektronen zwischen Ionisationsereignis und Detektion bestimmt wird. Dies ist v.a. bei gepulsten Experimenten mit zeitlich scharf definiertem Ionisationsereignis hilfreich. Die Detektion der Elektronen wird üblicherweise mit Elektronenverfielfachern wie Channeltron, MSP oder Mikrokanalplatten oder einfachen Elektroden wie dem Faraday-Cup realisiert. Für bestimmte Experimente ist ausserdem der Einsatz ortsauflösender Elektronendetektoren wichtig. Auf diese Weise kann z.B. mit dem Bildspektrometer zusätzliche Information über die Winkelverteilung der Photoelektronenemission gewonnen werden.

Die Photoelektronenspektroskopie kann als die wichtigste Methode der Ionisationsspektroskopie bezeichnet werden. Ihr Anwendungsspektrum reicht von grundlegenden Experimenten der Atomphysik bis zur Elementanalyse in Gasen und Festkörpern.

Photoelektronenspektroskopie: Prinzipieller Aufbau.