中古分析機器、大気中光電子収量分光装置の販売、在庫紹介

大気中光電子収量分光装置の特徴

大気中光電子収量分光装置（PYSA：Photoelectron Yield Spectroscopy in Air）は、大気圧環境下において物質の仕事関数やイオン化ポテンシャル、最高占有軌道（HOMO）レベルを高精度に測定できる分析機器です。

従来の光電子分光法（XPSやUPSなど）は超高真空チャンバー内での測定が不可欠であり、装置の大型化や試料の排気処理に時間がかかるという課題がありました。これに対し、本装置は大気圧雰囲気下でそのまま測定を行える点が最大の特徴です。真空引きの手順が不要なため測定スループットが非常に高く、試料の前処理も最小限で済みます。

また、超高真空下では揮発してしまうような有機材料や、大気曝露による影響を受けやすい実態に近い状態の薄膜試料を非破壊で評価できます。検出深さは表面から数ナノメートル程度と極めて浅く、最表面の電子状態の変化を高感度に捕らえることが可能です。


測定の仕組みと原理

本装置の測定原理は光電効果に基づいています。試料表面に照射する紫外光の波長（エネルギー）を連続的に変化させながら、表面から放出される電子の数を測定します。

装置内部は、重水素ランプなどの光源、照射光の波長を選択する分光器、試料台、および大気中で発生する微小な荷電粒子を検出するオープンエア型の集電電極や微少放電検出器で構成されています。

分光器で単色化された紫外光（一般的に3.4 eVから7.0 eV程度のエネルギー領域）を試料に照射すると、光エネルギーが物質のイオン化ポテンシャル（金属の場合は仕事関数）を超えた段階で、表面から外部へ光電子が飛び出します。大気中で放出された光電子は、周囲の酸素分子などに付着して陰イオンを形成します。装置はこの生成されたイオンによる微小電流、または放電現象を検出して計数します。

照射する光のエネルギーを横軸に、検出された光電子収量の平方根などを縦軸にプロットすると、あるエネルギー値を境界として立ち上がるグラフが得られます。この立ち上がり点（閾値）のエネルギー値が、その物質のイオン化ポテンシャルや仕事関数として特定されます。


主な用途

大気中光電子収量分光装置は、有機エレクトロニクス、半導体、表面改質技術など、最先端の材料開発や品質管理の現場で幅広く活用されています。

有機EL（OLED）ディスプレイや有機薄膜太陽電池（OPV）、ペロブスカイト太陽電池の開発においては、各層（正孔注入層、輸送層、発光層など）のエネルギー準位アライメントがデバイス性能を大きく左右します。本装置を用いることで、作製した有機薄膜の最高占有軌道（HOMO）レベルを迅速に測定し、最適な材料組み合わせや膜厚の設計に役立てられています。

半導体分野においては、透明導電膜（ITOやAZOなど）や各種金属電極の仕事関数測定に利用されます。成膜条件の違いや、紫外線・オゾン処理、プラズマ処理といった表面改質プロセスによる仕事関数の変化を定量的に把握することができます。

さらに、金属や樹脂の表面における微量な有機物汚染の検出、酸化膜の成長評価、さらにはグラフェンやカーボンナノチューブといったナノ炭素材料の電子状態評価など、表面物性が関わる多種多様な研究開発に貢献しています。