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Concept
Spectroscopie photoélectronique
Résumé
La spectroscopie photoélectronique (photoelectron spectroscopy, PES) ou spectroscopie de photoémission (photoemission spectroscopy) est un ensemble de méthodes spectroscopiques basées sur la détection d'électrons émis par des molécules après le bombardement de celle-ci par une onde électromagnétique monochromatique. Cette spectroscopie fait partie des méthodes de spectroscopie électronique.
Elle est utilisée pour mesurer l'énergie de liaison des électrons dans la matière, c'est-à-dire à sonder les états occupés. Son principe consiste à mesurer l'énergie des électrons émis par effet photoélectrique en ionisant les atomes d'un solide, un gaz ou un liquide avec un rayonnement ultra-violet ou X. Dans le cas des solides, seuls les atomes de surface (moins de ) peuvent être ionisés, il s'agit donc d'une technique limitée à l'étude des surfaces.
L'étude des états inoccupés utilise la spectroscopie de photoémission inverse (IPES), qui consiste à bombarder un échantillon avec des électrons et à analyser l'émission résultante de photons. On peut également accéder au vecteur d'onde des électrons avec la spectroscopie photoélectronique résolue en angle (ARPES).
Deux techniques sont les plus connues :
La spectrométrie photoélectronique X (XPS) a été développée par le physicien suédois Kai Siegbahn (1918-2007) à partir de 1957 et est utilisée pour étudier les niveaux d'énergie des électrons de cœur, principalement dans les solides. Siegbahn nomma cette technique spectroscopie d'électrons pour l'analyse chimique (ESCA), puisque les niveaux de cœur subissent de faibles déplacements chimiques quel que soit l'environnement chimique des atomes ionisés, autorisant ainsi une identification de la nature des éléments sondés. Siegbahn a reçu le prix Nobel de physique en 1981 pour son travail sur la "spectroscopie d'électrons à haute résolution" (en énergie), à la suite de son père Karl Manne Georg Siegbahn qui reçut le prix Nobel de physique en 1924.
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Spectrométrie photoélectronique X
vignette|upright=1.4|Machine XPS avec un analyseur de masse (A), des lentilles électromagnétiques (B), une chambre d'ultra-vide (C), une source de rayon X (D) et une pompe à vide (E) La spectrométrie photoélectronique X, ou spectrométrie de photoélectrons induits par rayons X (en anglais, X-Ray photoelectron spectrometry : XPS) est une méthode de spectrométrie photoélectronique qui implique la mesure des spectres de photoélectrons induits par des photons de rayon X.
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A synchrotron light source is a source of electromagnetic radiation (EM) usually produced by a storage ring, for scientific and technical purposes. First observed in synchrotrons, synchrotron light is now produced by storage rings and other specialized particle accelerators, typically accelerating electrons. Once the high-energy electron beam has been generated, it is directed into auxiliary components such as bending magnets and insertion devices (undulators or wigglers) in storage rings and free electron lasers.
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