Sbectrosgopeg ffotoelectron pelydr-X

Oddi ar Wicipedia
Jump to navigation Jump to search

Techneg sbectrosgopeg arwynebedd meintiol yw sbectroscopeg ffotoelectron pelydr X (XPS - Saesneg: X-ray Photoelectron Spectroscopy) sy'n seiliedig ar yr effaith ffotodrydanol. Gall cael ei ddefnyddio i adnabod elfennau sy'n bodoli o fewn deunydd (cyfansoddiad elfennol) neu sy'n gorchuddio'r arwyneb, yn ogystal â'u cyflwr cemegol, strwythur electronig cyffredinol a dwysedd y cyflyrau electronig yn y deunydd. Mae XPS yn dechneg fesur bwerus oherwydd yn ogystal â dangos pa elfennau sy'n bresennol, mae hefyd yn dangos pa elfennau eraill y maent wedi'u bondio iddynt, gan gynorthwyo gyda deall strwythr cyfansoddion. Gellir defnyddio'r dechneg i broffilio cyfansoddiad elfennol arwyneb, neu broffilio manwl perfeddion deunydd pan fydd wedi ei baru ag ysgythru pelydr ïon. Fe'i cymhwysir yn aml i astudio prosesau cemegol mewn deunydd pan fydd yn profi gwres, nwyon neu doddiannau adweithiol, golau uwchfioled, neu yn ystod mewnblaniad ïon.

Perthyn XPS i deulu sbectroscopeg ffoto-allyrrol ble ceir sbectra poblogaeth electronau trwy arbelydru deunydd â phelydr o belydrau X. Caiff cyflyrau cemegol eu casglu o fesur yr egni cinetig a'r nifer o electronau sy'n cael eu taflu allan. Rhaid XPS yw amodau gwactod uchel (gwasgedd nwy gweddilliol p ~ 10−6 Pa) neu wactod tra-uchel (p < 10−7 Pa). Er hyn, mae ymchwil mae ymchwil ar sut i gynnal XPS gyda gwasgedd amgylchynol, gyda gwasgedd aer o ddegau o filibar (p ~ 103 Pa).

Defnyddir XPS yn rheolaidd i ddadansoddi amrediad eang o ddeunyddiau megis cyfansoddion anorganig, aloion metel, lled-ddargludyddion, polymerau, elfennau, catalyddion, gwydrau, cerameg, paent, papurau, inciau, coed, rhannau planhigion, colur, dannedd, esgyrn, mewnblaniadau meddygol, bio-ddeunyddiau, haenau, olewau gludiog, glud, deunyddiau wedi'u haddasu ag ïon a llawer o rai eraill.

Hanes[golygu | golygu cod y dudalen]

Ym 1887, darganfu Heinrich Rudolf Hertz yr effaith ffotodrydanol nad oedd yn gallu ei egluro,[1] ond fe'i esboniwyd yn ddiweddarach yn 1905 gan Albert Einstein (testun Gwobr Nobel mewn Ffiseg 1921). Dwy flynedd yn ddiweddarach 1907, arbrofodd P. D. Innes gyda thiwb Röntgen,[2] coiliau Helmholtz, hemisffer maes magnetig (dadansoddwr egni cinetig electron), a phlatiau ffotograffig, i gofnodi bandiau eang o electronau a allyrrir fel ffwythiant cyflymder. Yn fras, hwn oedd cofnodi'r sbectrwm XPS cyntaf. Cynhaliodd ymchwilwyr eraill, gan gynnwys Henry Moseley, Rawlinson a Robinson, arbrofion amrywiol yn annibynnol i roi trefn ar y manylion yn y bandiau eang. Wedi'r Ail Ryfel Byd, datblygodd Kai Siegbahn a'i grŵp ymchwil yn Uppsala nifer o welliannau sylweddol yn y cyfarpar, ac yn 1954 cofnodwyd y sbectrwm XPS cyntaf o sodiwm clorid hollt (NaCl), gyda cydraniad egni-uchel, gan ddatgelu potensial XPS. Ychydig o flynyddoedd yn ddiweddarach ym 1967, cyhoeddodd Siegbahn astudiaeth gynhwysfawr o XPS, gan ddod â chydnabyddiaeth chwim i ddefnyddioldeb XPS. Cyfeiriodd ato fel Sbectrosgopeg Electron i Ddadansoddiad Cemegol (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis - ESCA). Mewn cydweithrediad â Siegbahn, cynhyrchodd grŵp bach o beirianwyr (Mike Kelly, Charles Bryson, Lavier Faye, Robert Chaney) yn Hewlett-Packard yn yr Unol Daleithiau yr offeryn XPS monocromatig masnachol cyntaf yn 1969. Derbyniodd Siegbahn y Wobr Nobel mewn Ffiseg ym 1981,[3] i gydnabod ei ymdrechion helaeth i ddatblygu XPS fel cyfarpar dadansoddol defnyddiol. Ochr yn ochr â gwaith Siegbahn, datblygodd David Turner yn Imperial College London (ac yn ddiweddarach ym Mhrifysgol Rhydychen) sbectrosgopeg ffotoelectron uwchfioled (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy - UPS) ar gyfer rhywogaethau moleciwlaidd gan ddefnyddio lampau heliwm.

Cyfeiriadau[golygu | golygu cod y dudalen]

  1. Charles Susskind (1995). Heinrich Hertz: A Short Life (yn Saesneg). Gwasg San Ffrancisco. ISBN 0-911302-74-3.
  2. Agar, Jon (2012). Science in the Twentieth Century and Beyond (yn Saesneg). Caergrawnt: Polity Press. t. 18. ISBN 978-0-7456-3469-2.
  3. Hagstrom, Stig B. (Hydref 2007). "Obituary: Kai Manne Börje Siegbahn" (yn en). Physics Today 60 (11): 74–75. Bibcode 2007PhT....60k..74H. doi:10.1063/1.2812132.