Absorptionskante

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Ionisationswirkungsquerschnitt als Funktion der Photonenenergie (schematisch) mit Absorptionskanten
Röntgenspektrum an einer Absorptionskante (schematisch). Der bei EXAFS untersuchte Energiebereich ist hellblau hinterlegt

Als Absorptionskante wird allgemein ein sprunghafter Übergang von schwacher zu stärkerer Absorption bezeichnet, der an einer bestimmten Stelle eines elektromagnetischen Spektrums auftritt.

In der Optik und Atomphysik ist es die Bezeichnung für jene Frequenz f oder Photonenenergie E=h \cdot f , bei der eine sprunghafte Änderung im Absorptions-Wirkungsquerschnitt eintritt. Dies ist der Fall, wenn die Energie genau einer Anregungsenergie oder Ionisationsenergie entspricht (siehe auch photoelektrischer Effekt). h bezeichnet das plancksche Wirkungsquantum.

Absorptionskanten kommen auch bei Röntgenstrahlung vor. Die charakteristische Röntgenemission findet statt, nachdem ein Elektron des niedrigsten Energieniveaus auf ein hohes Niveau gehoben wurde. Es handelt sich dabei nicht um Resonanzemission, sondern das Elektron, welches das Röntgenphoton emittiert, stammt aus der zweiten (der L-Schale), oder einer höheren Valenzschale. Ein Atom kann folglich Röntgenstrahlung erst dann absorbieren, wenn die Frequenz der Röntgenstrahlung mindestens so groß ist, dass ein Röntgenphoton die für die Anregung nötige Energie hat. Die Energie, die bei der K-Strahlung abgegeben wird, reicht nicht aus, weil die L-Schale normalerweise mit Elektronen voll besetzt ist und kein weiteres aufnehmen kann (siehe Pauli-Prinzip). Die Röntgenspektroskopie kann daher Absorptionskanten zur Analyse von Feinstrukturen benutzen. So gibt die EXAFS- bzw. SEXAFS-Spektroskopie Auskunft über die Bindungsabstände in einer Probe bzw. an deren Oberfläche. Beim NEXAFS-Verfahren werden aus der Röntgenabsorption direkt an der Kante unbesetzte Elektronenzustände untersucht.

Bei Halbleitern oder Isolatoren ist das Auftreten der Absorptionskante die Folge einer Energielücke (Bandlücke) im Anregungsspektrum der Elektronen. Aus der Lage der Absorptionskante im Absorptionsspektrum lässt sich die Breite dieser Bandlücke bestimmen.

Siehe auch[Bearbeiten]