Röntgenemissionsspektroskopie

Question 1

Worüber liefert die XES Aufschluss?

Was ist der Vorteil gegenüber RFA?

Answer 1

• Über die elektronische Struktur / Bindungszustände der Atome

(Als ergänzende Methode zur XAS)

• Dipolübergänge liefern Aufschluss über Zusammensetzung der Probe

(Emission, Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA))

• XES ist allgemeiner als RFA -> Mehr Information als nur qualitative Anaylse
• Häufig Polykapillaren zur Fokussierung verwendet

Auch: Resonante Inealstische Röntgenstreuung (RIXS)

Question 2

Was ist die Grundidee der XES?

Answer 2

• Anregung aus dem Grundzustand in Zwischenzustand
• mehrere Zerfallswege in Endzustand
  1) K-Linien (K_α & K_β): Übergang zu Kernlöchern
  2) K_β-Satelliten Übergänge: Keine Dipolübergänge, sondern Übergang zu Valenzlöchern
• beobachtet durch Hochauflösende Spektroskopie

(Rowland Spectrometer)

Question 3

Wofür wird ein Rowland Spektrometer benötigt?

Wie funktioniert es für weiche und harte Röntgenstrahlung?

Answer 3

• Wird für hochaufgelöste Spektroskopie benötigt
• Röntgenstrahl wird an Probe gestreut
  1) Harte Röntgenstrahlung: Sphärisch angeordnete Kristalle
  2) Weiche Röntgenstrahlung: Sphärisches Gitter
• Bragg-Bedingung genutzt
• Jede Winkelstellung nur eine Wellenlänge

=> Fokussierung auf Detektor und Dispersion

Question 4

Was macht ein Hamos Spektrometer?

Answer 4

• Energieauflösung?

Entweder: Halbzylinder und CCD entlang der optischen Achse

• Durch Dispersivität -> Streifen

Oder: Zylinder und CCD senkrecht zur optischen Achse

• Ringe auf der CCD, die Aufschluss über Energie und Radius geben

Question 5

Wie funktioniert die RIXS?

Answer 5

= Resonante Inelastische Röntgenstreuung

• Absorption und Emission als inelastischer Streuprozess betrachtet

(Photon verliert Energie -> Red-Shift)

• Starke Kopplung der beiden, wenn Lebensdauer des Zwischenzustandes kurz ist
• Zwischenzustand wird beeinflusst von Absorption und Zerfall (siehe Detail)
• Von dort ausgehend auch resonante inelastische Streuung

(Messung von Enerige und Impuls des einfallenden und gestreuten Photons -> Differenz liefer Aufschlüsse über elektronische Struktur)

Question 6

Was passiert im Detail bei RIXS?

Answer 6

1) Anregung eines Elektrons aus Innerschalenloch
2) Potential ändert sich, da Kernladung wenig abgeschirmt
3) Elektron füllt Innerschalenloch wieder auf
- Zustand leicht geändert, wegen Potentialänderung
4) Potential wird geändert
5) Elektron im Valenzband wird angehoben
- ist nun im neuen Endzustand stabil

=> Gleichzeitig Information über besetzte und unbesetzte Zustände

(Beeinflusst durch Kernpotential im Zwischenzustand)

Question 7

Was sind Vorteile von RIXS?

Answer 7

• Gute Eindringtiefe: 0,1 - 1 μm
• Verdünnte Sysmte analysierbar
• Verborgene Strukturen qualitativ analysierbar