Spettroscopia elettronica: fondamentali processi di ionizzazione
La spettroscopia elettronica comprende un insieme di tecniche analitiche basate sull’analisi delle energie degli elettroni emessi, come la spettroscopia Auger. Tra le informazioni di notevole interesse si ottengono dallo studio dei processi di ionizzazione molecolare causati dall’urto di particelle con energia cinetica superiore alla soglia di ionizzazione delle molecole bersaglio.
Le particelle bombardanti possono essere elettroni accelerati con potenziali variabili, atomi o ioni eccitati oppure fotoni ultravioletti o raggi X di energia fissa o variabile superiore alla soglia di ionizzazione del bersaglio. Il processo primario comune a tutte queste metodologie è rappresentato dalla reazione M + p.b. → M+ + e–, dove M indica il bersaglio e p.b. la particella bombardante.
Le principali tecniche di ionizzazione corrispondono a processi di ionizzazione e sono riportate nella tabella seguente:
Particelle studiate | Particelle bombardanti | Denominazioni
— | — | —
M+ | Elettroni | Spettrometria di massa
M+ | Fotoni U.V. | Spettrometria di massa
M+ | Atomi e ioni eccitati | Spettrometria di massa
e– | Elettroni | Spettrometria Auger
e– | Atomi eccitati | Penning ionization
e– | Fotoni U.V. | Spettrometria di fotoelettroni U.V (PES)
e– | Fotoni X | Spettrometria di fotoelettroni di raggi X (ESCA)
La spettroscopia di elettroni si suddivide in una serie di tecniche che sfruttano fenomeni diversi.
I processi fondamentali della spettroscopia elettronica sono:
– Fotoionizzazione: M + hν → M+* + e–
– Bombardamento elettronico: M+ e1– → M+* + e1– + e2–
– Emissione Auger: M+* → M++ + e–
L’asterisco * indica la formazione di uno ione in uno stato eccitato.
La spettroscopia della perdita di energia degli elettroni, nota come Electron Energy Loss Spectroscopy, si riferisce all’utilizzo degli elettroni come particelle bombardanti. Un’altra tecnica che sfrutta gli elettroni come particelle bombardanti è la spettroscopia Auger, che studia la vacanza positiva primaria creata nell’urto e nella ionizzazione, e la successiva emissione di elettroni Auger. Quando le particelle bombardanti sono atomi eccitati, il processo di ionizzazione è noto come Penning Ionization.
La spettroscopia di fotoelettroni si suddivide in due classi: PES (Photoelectron Spectroscopy) o UVPS (Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) quando le particelle bombardanti sono fotoni ultravioletti, e ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) quando le particelle bomberdanti sono fotoni di raggi X.
