Principios de análisis instrumental

528 Capítulo 21 Caracterización de superficies por espectroscopia y microscopía «< Barrido 1 . . de Inspección 1 800 700 600 500 400 300 200 100 eV Energía de unión FIGURA 21.2 Espectro del difluorurotiofosfato de tetrapropilamonio obtenido por espectrometría fotoelectrónica de rayos X. Los picos se designan de acuerdo con el elemento y el orbital a partir del cual se originan los electrones emitidos. E" V E¡; E' b _:¡-E, -------.L FIGURA 21.3 Esquema del proceso ESCA. El haz incidente está constituido por rayos Xmonoenergéticos. El haz emitido se compone de electrones. var más de un pico para un elemento dado; por consiguiente, se pueden ver picos tanto para los electrones 2s y 2p del azufre y del fósforo. El alto conteo de fondo que se observa se produce porque hay una cola asociada a cada pico característico debida a los elec– trones expulsados que han perdido parte de su energía en colisio– nes inelásticas dentro de la muestra sólida. Estos electrones tienen menos energía cinética que sus equivalentes no dispersados y, por tanto, aparecerán a energías cinéticas más bajas o a energías de enlace más altas (ecuación 21.2). Es evidente a partir de la figura 21.2 que la XPS proporciona un medio para la identificación cua– litativa de los elementos presentes en la superficie de los sólidos. Instrumentación Varias casas comerciales ofrecen instrumentos para espectrosco– pia de electrones. Estos productos difieren considerablemente en tipos de componentes, configuraciones y costos. Algunos están diseñados para un solo tipo de aplicación, como XPS, y otros pue– den adaptarse para la AES y la UPS, para la cual se adquieren tam– bién los accesorios adecuados. Todos son caros: su precio varía de 300 000 dólares a > 10 6 dólares. Los espectrómetros de electrones se fabrican con compo– nentes cuyas funciones son análogas a las que hay en los instrumen– tos espectroscópicos ópticos. Entre las partes están: 1) una fuente; 2) un portamuestra; 3) un analizador, que tiene la misma función que un monocromador; 4) un detector ,y 5) un sistema de análisis de datos. En la figura 21.4 se muestra una configuración característica de estos componentes. En general, los espectrómetros de electrones requieren sistemas de vacío complejos para reducir la presión en todos los componentes entre 10- 6 y 10- 8 Pa (10 - 8 a 10- 10 torr).s Fuentes. Las fuentes de rayos X más sencillas para los espectró– metros de XPS son tubos equipados con blancos de magnesio o 5 Un panorama de los instrumentos comerciales para espectroscopia fotoelectrónica de rayos X, se presenta en M. A. Kelly, ]. Chem. Educ., 2004, 81, p. 1726, DOI: 10.102l/ed08lpl726.