Valosähkö on elektroni, joka päästää aineesta valosähköisen vaikutuksen vuoksi. Valosähköinen vaikutus syntyy, kun materiaali, joka on luonteeltaan yleensä metallista, absorboi tarpeeksi valonsäteilyä niin, että tämä johtaa elektronien päästöön sen pinnalta. Valosähköisen vaikutuksen löytö tehtiin ensimmäisen kerran vuonna 1887 saksalaisen fyysikon Heinrich Hertzin toimesta ja nimettiin myöhemmin Hertz -ilmiöksi. Monet tutkijat viettivät aikaa määrittelemään sen ominaisuuksia vuosien varrella, ja vuonna 1905 Albert Einstein julkaisi havaintoja, että se johtui fotoneina tunnetuista valokvantteista. Einsteinin selkeä ja tyylikäs selitys valosähköisten elektronien tuotannosta johti hänen fysiikan Nobel -palkintoonsa vuonna 1921.
Jotta valosähköiset elektronit pääsevät pintaan, valon aallonpituuden on oltava riittävän alhainen, kuten UV -valon. Valoelektronien emissio on myös keskeinen ominaisuus, jota käytetään kuvaamaan kvanttimekaniikan periaatteita. Prosessi käsittää kvantin tai yksittäisen energian fotonin, jonka kiinteä materiaali absorboi, jos fotonin energia on suurempi kuin ylemmän valenssikaistan tai materiaalin uloimman elektronikuoren energia.
Fotoelektronispektroskopia on prosessi, jossa pinnalta emittoitujen fotonien liike -energia analysoidaan näytemateriaalin pinta -alan tutkimiseksi. Prosessissa on käytetty kahta perustyyppiä. Röntgenspektroskopia tutkii materiaalin ydintasoja käyttämällä fotonienergia-alueita 200-2,000 elektronivolttia, ja ultraviolettivalokuvaelektronispektroskopia käyttää 10-45 elektronivoltin fotonienergiatasoja materiaalin ulkoisten elektronien tai valenssikuorien tutkimiseen. Vuodesta 2011 lähtien uusin synkrotronilaite, joka on magneettinen syklotroni, joka kiihdyttää hiukkasia sähköstaattisesti, mahdollistaa energia -alueiden tutkimuksen 5–5,000 XNUMX elektronivoltin välillä, joten erillisiä tutkimuslaitteita ei enää tarvita. Nämä koneet ovat kuitenkin kalliita ja monimutkaisia, joten niitä ei käytetä laajasti alalla.
Vuodesta 2011 lähtien fotoelektronispektrometrilaitteita on kehitetty elektronitunnistimella, joka voi toimia ulkona ja ilmanpaineessa, mikä on uutta kentälle. Se kykenee mittaamaan ohuiden kalvojen paksuuden jopa 20 nanometrin eli 20 miljardin miljoonasosan tarkkuuteen asti. Koneet ovat pöytämalleja, jotka käyttävät ultraviolettivalonlähdettä ja voivat toimia alueella 3.4 – 6.2 elektronivoltti. Niitä käytetään analysoimaan sekä metalleja että puolijohteita, kuten piitä.