光電子分光 物質中の電子の束縛エネルギー(IP)を測定する方法 IP=hn – K.E. 物質の性質~(外殻)電子の性質

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基礎ゼミ:電子と光と物質 多元物質科学研究所 上田潔・奥西みさき・高桑雄二・虻川匡司・佐藤俊一 大学とは何か? 大学で学ぶとはどういうことか? 大学:人類の遺産としての知識の伝 達 未知のものへの挑戦! 基礎ゼミの特徴:学生が積極的に授業に参加する。 自分で考え、自分で工夫して調べ、教室で発表する。
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光電子分光 物質中の電子の束縛エネルギー(IP)を測定する方法 IP=hn – K.E. 物質の性質~(外殻)電子の性質 電子の受けるクーロンポテンシャル 物質の性質~(外殻)電子の性質 電子のエネルギー:電子の特徴をあらわす基本量

エネルギーの単位について 光電子分光の分野では電子ボルト(eV)が使用される 1eV = 0.16022 aJ (1aJ=10-18J) 1個の電子が1Vの電位差で 受け取る運動エネルギー MKSA単位系   マクロな量の記述に利用   ミクロな量には不向き

実験手法(UPS,静電半球型) UPS(ultraviolet photoelectron spectroscopy ) 光源:Heランプ(He(I): 21.2eV: 58.4 nm) -放電管ー 静電半球型電子エネルギー分析装置

半球型アナライザーにかける電圧(1) V=E×(R2/R1-R1/R2) R2=88 mm R1=72mm : V(V)=0.4E(eV) Pass Energy (E) : 固定 エネルギーがE(eV)の電子のみ透過する Vref を掃引することにより電子エネルギースペクトルを測定 V=E×(R2/R1-R1/R2) R2=88 mm R1=72mm : V(V)=0.4E(eV)

半球型アナライザーにかける電圧(2) PC V(V)=0.4E(eV) V=2V Pass Energy = 5eV V内球=Vref+1 (V)  V外球=Vref-1(V) Vref+1: 内球 Vref-1: 外球 Vref: 加速(減速)電圧 PC Vcont Vref = -3 + 1.5Vcont (V)

束縛エネルギーの求め方 Pass Energy (5eV) = K.E. + Vref IP = hn (21.2eV) – K.E. 原子: 飛び飛びのエネルギー構造のスペクトル 分子: バンド構造(たくさんのスペクトル線の重ね合わせ) 固体: 連続的なバンド構造

他の測定手法 静電型:平行平板型、円筒型 飛行時間型 磁気ボトル型 光電子イメージング ・・・・

光源について UPS(Ultra-violet Photoelectron Spectroscopy) Heランプ(He(I), He(II)) (放射光、レーザー高調波、FEL) XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) X線管(特性X線),レーザープラズマ、放射光、FEL レーザー多光子イオン化光電子分光 紫外・可視・近赤外レーザー http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/ueda/index_j.html