Исследования дифракции медленных электронов

Для изучения поверхности электродов и явлений адсорбции используют оптические методы. Часть этих методов предназначена для исследования поверхностного слоя электродов, погруженных в раствор электролита и включенных в электрохимическую цепь. Таким образом получается информация о состоянии границы раздела фаз при заданном составе раствора и заданном потенциале электрода. К этим методам относятся эллипсометрический метод, а также методы обычного зеркального и неполного внутреннего отражения. Другая часть оптических методов изучения поверхности электродов требует удаления их из раствора, просушки и последующего исследования в глубоком вакууме. К этим методам относятся дифракция медленных электронов, Оже-спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия (рентгеновский микроанализ), сканирующая электронная микроскопия и некоторые другие методы. Эти методы дают информацию о микроструктуре поверхности твердых электродов, о химическом составе поверхностного слоя, изменение которого могло произойти в результате необратимой адсорбции тех или иных компонентов раствора, о составе и структуре возникших на поверхности окисных пленок. Однако для изучения обратимых адсорбционных явлений на электродах эти методы не подходят. [c.80]

Совершенно очевидно также, что полнота и ценность информации, получаемой отдельными спектральными методами, будут существенно возрастать при комплексном использовании инфракрасной, ультрафиолетовой и люминесцентной спектроскопии, электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитного и квадрупольного резонанса и ядерного гамма-резонанса. При этом для целей исследования механизма взаимодействия и подвижности адсорбированных молекул наиболее благоприятно сочетание методов инфракрасной спектроскопии и метода ядерного магнитного резонанса. Для исследования центров адсорбции кислотной, природы важно сочетание инфракрасной спектроскопии е исследованием ультрафиолетовых спектров, спектров люминесценции и спектров ЭПР адсорбированных молекул. Все эти спектральные исследования, как и отмеченные выше исследования инфракрасных спектров, должны проводиться комплексно с рентгеноструктурными исследованиями, исследованиями поверхностных слоев методом дифракции медленных электронов, электронномикроскопическими, химическими и термодинамическими исследованиями. [c.438]

ИССЛЕДОВАНИЯ ДИФРАКЦИИ МЕДЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ [c.38]

При изучении разнообразных коллоидно-химических объектов широко используют методы сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Отметим перспективную методику приготовления реплик быстро замороженных образцов золей, позволяющую фиксировать во вра ени изучаемую картину. В исследованиях строения поверхности эффективно применяют такие современные физические методы, как Оже-спектроскопию, дифракцию медленных электронов, масс-спектрометрию вторичных ионов и др. [c.208]

В. Ф. Киселев (1961 г.) получил надежные опытные доказательства и дал теоретическое обоснование строгого подчинения процесса хемосорбции закономерности стехиометрии. Совместно с сотрудниками им было установлено, что величины и теплоты сорбции на графите обусловлены количеством и характером межатомных связей, возникающих между атомами сорбата и атомами поверхности сорбента. Он отмечает, что хемосорбция на атомарно чистой поверхности приводит к насыщению разорванных на поверхности химических связей. Происходит восстановление нормальной гибридизации орбиталей поверхностных атомов благодаря их связи с хемосорбированными атомами. Исследование поверхности полупроводников со структурой алмаза, а именно монокристаллов германия и кремния методом дифракции медленных электронов, показало, что при сорбции на них кислорода, иода, брома, воды и атомов некоторых металлов действительно восстанавливается порядок в расположении атомов на поверхности, что и позволяет восстанавливать нормальную гибридизацию. [c.199]

Так, Например, исследование перестройки поверхностного слоя катализатора во время реакции методом дифракции медленных электронов привело к явно неожиданным результатам, указывающим на высокое упорядочение хемосорбционных процессов. Оказалось, что адсорбция газов иа металлах происходит не хаотически, не по статистическим законам, а с образованием упорядоченной двумерной решетки. О. В. Крылов отсюда делает заключение, что эти эксперименты должны привести к радикальному отходу от классических представлений об адсорбции по Лэнгмюру. Адсорбцию, а следовательно, н катализ следует, очевидно, рассматривать как цепь скачкообразных превращений с перестройкой поверхности за счет использования энергии акта адсорбции или катализа. При каждой такой перестройке, с одной стороны, изменяется конфигурация активного центра на поверхиости, что приводит к изменению каталитической активности, с другой стороны, в момент перестройки атомы поверхности могут обладать повышенной активностью и участвовать в каталитическом акте [27, с. 8]. Эти выводы он подкрепляет рядом своих экспериментов. [c.208]

Очень ценную информацию об атомах, находящихся на поверхности, их концентрации и характере химической связи этих атомов с атомами поверхности дают развитые недавно методы Оже — спектроскопии и фотоэлектронной спектроскопии [10, И]. Их обычно используют в сочетании с дифракцией медленных электронов. Недавно разработан универсальный метод исследования поверхности — рассеяние медленных ионов, позволяющий одновременно изучать структуру, состав и топографию поверхности [12]. [c.447]

Важным результатом исследований методом дифракции медленных электронов является то, что под влиянием адсорбированных атомов и молекул изменяется структура поверхности чистых граней кристалла (Жер-мер). За счет взаимодействия с адатомами возникают новые упорядоченные конфигурации атомов (происходит так называемая перестройка поверхности). Таким [c.368]

Большой успех в исследованиях поверхности твердых тел достигнут в последнее десятилетие в результате разработки методов с применением приборов для измерения ее химической, геометрической, колебательной и электронной структуры. К ним следует отнести прежде всего метод дифракции медленных электронов (ДМЭ), который используется для идентификации периодической структуры поверхности определенной кристаллографической ориентации и известного химического состава. Глубина проникновения низкоэнергетических электронов в кристалл в методе ДМЭ составляет один — два периода решетки. Появление посторонних атомов на поверхности фиксируется с точностью 5—10% от монослоя [28, с. 83]. [c.33]

Можно сконструировать небольшой, компактный сканирующий электронный микроскоп таким образом, что его можно установить на вакуумных приборах и комбинировать с исследованиями поверхности методами электронной оже-спектроскопии (ЭОС), дифракции медленных электронов (ДМЭ) и ионного распыления. Однако следует отметить, что сканирующие туннельные микроскопы могут работать в воздушной среде и даже в жидкой, что открывает [c.369]

Исследование структуры молекул связано уже с совершенно иной техникой и объектами. Ссылки на многочислен-. ную литературу и на полученные результаты можно найти в обзоре [9], а описание новой, весьма совершенной методики исследования в [10]. Сведения о дифракции медленных электронов содержатся в работе [11]. [c.5]

Исследование изменения длины связей в направлении, перпендикулярном поверхности, проводится главным образом методом дифракции медленных электронов, основанным на том, что перестройка поверхностной решетки приводит к изменению условий дифракции. Метод ДМЭ рассматривается в разд. 3 гл. 3, здесь же мы лишь поясним основной принцип метода. Предположим, что невозмущенная решетка состоит из элементарных ячеек типа (1 х 1). При простом увеличении длины элементарной ячейки вдвое мы получим на поверхности плоские ячейки Р(2 х 2), а в объеме - гранецентрированные ячейки С (2 X 2). Оси поверхностной и объемной решеток образуют при этом угол 45°, что можно записать в виде (а х b)R 45°. Метод ДМЭ еще не получил широкого распространения, однако результаты его применения очень интересны и имеют достаточно общий характер. [c.24]

Эффективным методом исследования поверхности является дифракция медленных электронов, которые интенсивно рассеиваются на поверхностных атомах и не проникают в объем кристалла. Имеется много данных, полученных методом, основанным на облучении кристалла вакуумным УФ- и мягким рентгеновским излучением. Такое облучение возбуждает атомы поверхности, и спектр электронов, испускаемых при релаксационных процессах, позволяет получить информацию о структуре поверхностного слоя. Благодаря этим и аналогичным методам в последние годы достигнут существенный прогресс в изучении химических процессов, протекающих на поверхности. [c.37]

Зародышеобразование в слое адсорбата при необратимой адсорбции. Это явление экспериментально установлено уже упоминавшимися авторами с помощью дифракции медленных электронов. Ограничения, присущие данному методу, не позволяют приблизиться к условиям термодинамической обратимости, реализованным в описанных выше экспериментах. Двумерная фаза, наблюдавшаяся при дифракции электронов, примерно соответствует точке А на изотерме рис. 48. Исследование этим новым методом адсорбированного слоя в состоянии насыщения показало, что в большинстве систем металл — сера адсорбат представляет собой двумерное соединение, в котором сосуществуют атомы металла й серы, связанные между собой и с подложкой химическими силами. Эти соединения имеют структуру, отличающуюся от структуры [c.137]

ЭЛЕКТРОННОЗОНДОВЫЕ МЕТОДЫ, физические методы исследования и локального анализа тв. тел с помощью пучка сфокусированных электронов (зонда). После взаимод. электронного зонда с в-вом можно регистрировать 1) электронные сигналы, т. е. электроны, прошедшие через образец (в методах просвечивающей электронной микроскопии, микродифракции электронов, спектроскопии, характеристич. потерь энергий электронов и др.), отраженные электроны (в электронографии на отражение, методе дифракции медленных электронов, зеркальной электронной микроскопии и др.), вторичные электроны, в т. ч. Оже-электроны (в методах электронной Оже-спектроскопии, растровой электронной микроскопии) 2) электрич. сигналы — ток в образце (поглощенные электроны), наведенный ток и наведенную эдс в полупроводниках 3) электромагн. излучение — рентгеновское (в методах рентгеноспектрального микроанализа, спектроскопии пороговых потенциалов), катодолюминесценцпю (в катодолюминесцентном микроанализе). Наиб, распространены рентгеноспектральный [c.700]

Роль геометрических факторов. В теории катализа значение геометрических факторов получило наиболее общее выражение в принципе геометрического соответствия мультиплетной теории Баландина. Близкий принцип лежит в основе теории матричных эффектов, общепринятой в современной молекулярной биологии для объяснения действия ферментов, нуклеиновых кислот и других регуляторов биохимических процессов. Применительно к выяснению возможности ускорения сравнительно простых реакций использование геометрических характеристик требует большой осторожности. Трудности начинаются с выбора геометрических параметров поверхности. Во-первых, эти параметры различны для идеальных плоскостей разных индексов (одного и того же монокристалла), которые обычно одновременно наблюдаются на поверхности. Во-вторых, как показывают прямые исследования дифракции медленных электронов, не только расстояния, но и тип структуры могут быть различными на поверхности и в объеме кристалла. Так, в частности, Ое и 81 в объеме имеют кубическую структуру алмаза, а на поверхности — гексагональную структуру расстояния З — 81 или соответственно Се — Се в объеме и на поверхности различаются, как известно, весьма существенно. В-третьих, по данным электронографии и эмиссионной микроскопии, атомы поверхности [c.25]

Несомненный интерес представляет цикл работ Со-морджая и сотр. [174—177] по исследованию кинетики различных реакций (в том числе дегидроциклизации) на монокристаллах металлов (Р1, 1г, N1, Ag) с одновременным определением структуры и состава поверхности методом дифракции медленных электронов и Оже-спект-роскопии. Показано, что атомные ступеньки на поверхности монокристалла Р1 являются активными центрами процессов разрыва связей С—Н и Н—Н. Зависимость скоростей реакций дегидрирования и гидрогенолиза циклогексана и циклогексена от структуры поверхности Р1 свидетельствует о существовании изломов и выступов на атомных ступеньках. Такие дефекты структуры являются особенно активными центрами процесса расщепления С—С-связей. Установлено, что активная поверхность Р1 в процессе реакции покрывается слоем углеродистых отложений свойства этого слоя существенно влияют на скорость и распределение продуктов каталитических реакций. Показано, что дегидрирование циклогексана до циклогексена не зависит от структуры поверхности (структурно-нечувствительная реакция). В то же время дегидрирование циклогексена и гидрогенолиз циклогексана являются структурно-чувствительными реакциями. Полученные результаты позволили расширить классификацию реакций, зависящих от первичной структуры поверхности катализатора и от вторичных изменений поверхности, возникающих в процессе реакции. При проведении реакций на монокристаллах 1г показано, что ступенчатая поверхность 1г в 3—5 раз более активна в [c.252]

В настоящее время выпускаются специальные камеры для измерений в вакууме с последующим переносом электродов в электрохимические ячейки. Наиболее известная система для подобных измерений — ЭСКАЛАБ — выпускается фирмой VG S ientifi и используется для предварительного контроля поверхности электрода современными физическими методами исследования по-верности (Ожё-спектроскогтия. дифракция медленных электронов, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и др.). Охарактеризованные этими методами поверхности затем подвергаются электрохимическому исследованию. [c.12]

Наиболее быстро прогрессирующим разделом электрохимии в настоящее время является учение о кинетике и механизме электрохимических процессов. Развитие квантовой электрохимии позволило существенно прояснить проблему природы элементарного акта переноса заряда и подойти с единой точки зрения к реакциям переноса заряда в объеме раствора и на границе фаз. Своеобразие электрохимических процессов на границе электрод — раствор определяется их реализацией в области пространственного разделения зарядов, условно называемой двойным электрическим слоем. Теоретические и экспериментальные исследования строения двойного слоя составляют важный раздел современной электрохимии, новый этап в развитии которого ознаменован разработкой молекулярных моделей двойного слоя, применением прямых оптических методов in situ и мощных современных физических методов изучения поверхности ех situ (дифракция медленных электронов, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, Оже-спектроскопия и др.), использованием в качестве электродов граней монокристаллов. [c.285]

Вертц Дж., Болтон Дж., Теория и практические приложения метода ЭПР, пер. с англ.. М., 1975. Н. Н. Бубнов. ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ, дифракционный метод исследования строения в-иа, основанный на изучении рассеяния в-вом монохроматич. пучка электронов, ускоренных в электрнч. поле напряжением 20—1000 В (дифракция медленных электронов) и более 40 кВ (дифракция быстрых электронов). Зафиксированная на фотопластинке дифракц. картина (электронограмма) — это более или менее четкая система пятен или концентрич. колец. Ее получают в электроногра-фе, где поддерживается вакуум от 10 до 10 Па, при экспозиции ок. 1 с. По электронограмме определяют направления и интенсивности рассеянных пучков. Электроны сильно взаимод. с в-вом, что позволяет исследовать объекты небольших ра.змеров. [c.702]

Структурные исследования, проведенные с помощью дифракций медленных электронов под малыми углами, позволили создать следующую картину роста. Первоначально растет слой совершенного монокристалла (рис. 56, а), затем его структура ухудшается и наряду с монокристаллическими участками растет поликристал-лический алмаз (см. рис. 56, б). На следующей стадии растет как алмаз, так и графит, причем алмаз сохраняет монокристальную структуру, что видно по линиям Кикучи, которые часто бывают двойными вследствие наследования двойниковой структуры кристалла-затравки. Далее растет поликристаллический алмаз совместно с графитом и наконец один графит (см. рис. 56, в). Ниже приведены результаты расчета и табличные значения межплоскостных расстояний на стадии, соответствующей рис. 56, а [c.101]

Дифракция медленных электронов и Оже-спектроскопия. Новый этап в области исследования физико-химических свойств поверхности твердого тела связывается с использованием. методов дифракции медленных электронов (ДМЭ) и Оже-электронной спектроскопии (ОЭС). Совместное использование этих методов позволяет в ряде случаев установить взаи. освязь между структурой и хи- 1ической природой поверхности. [c.151]

Данные по исследованию ИК-спектров, дифракции медленных электронов и дрзтие методы позволяют считать, что на поверхности серебра также имеется двухатомная форма кислорода Oj", которая, возможно, активна в реакции окисления этилена в оксид. [c.702]

В настоящее время метод дифракции медленных электронов (ДМЭ) относится к наиболее и1ироко применяемым методам исследования физики поверхности. Этот метод аналогичен дифракции рентгеновских лучей, но глубина проникновения медленных электронов в изучаемое твердое тело гораздо меньше, чем рентгеновских лучей. При энергии электронов от 250 до 300 эВ (1 эВ —1,602-10 Дж) основной вклад в формирование дифракционной картины вносят только первые 2—3 слоя атомов твердого тела. Поэтому данный метод особенно пригоден для изучения чистых поверхностей и адсорбционных систем. [c.38]

Райс и др. [74] сумели перенести растянутые монослон и-гексатри-аконтановой кислоты (Сзе) на коллодиевую пленку, армированную сеткой, и затем теневым методом получили очень интересные электронные микрофотографии, показанные на рис. III-16. На этих фотографиях видны ступеньки толщиной 50 А, соответствующей дл ине углеводородной цепи. В другом методе получения электронных микрофотографий пленка переносится на предметное стекло. Значение результатов этих исследований обсуждается в следующем разделе. Для изучения пленок, правда, также только перенесенных на подложку [76], применяется и дифракция электронов. Метод дифракции медленных электронов обсуждается в связи с адсорбцией газов в разд. V-бБ. [c.108]

Отработка техники эксперимента в значительной степени осуществлена МакРэем и сотр. [106]. Схема современной экспериментальной установки для измерения дифракции медленных электронов показана на рис. -15 [104]. Электроны, излучаемые раскаленной нитью, получают одинаковое ускорение и ударяются о кристалл перпендикулярно его поверхности. Рассеяние электронов может быть как упругим, так и неупругим. В диффракционных исследованиях используют только упруго рассеянные электроны. В установке, показанной схематически на рис. -15, имеется несколько сеток. Потенциал первой сетки соответствует потенциалу кристалла вторая сетка — отражающая, через нее проходят только те электроны, которые обладают первоначальной энергией (неупруго рассеянные электроны более низкой энергии задерживаются) третья положительно заряженная сетка ускоряет проходящие через нее электроны и направляет их на флуоресцентный экран Получающуюся дифракционную картину можно регистрировать фото-графически. [c.227]

Изучение структуры поверхности проводится главным образом методом дифракции медленных электронов (ДМЭ). Дифракция электронов высокой энергии под малыми углами в основном применяется при исследовании топографии поверхности или природы посторонних сверхслоев. [c.401]

Такие методы существуют уже в течение многих лет. В частности, уже в 1923 г. изменения в термоэлектронной эмиссии после адсорбции газа были использованы для наблюдений за изменениями поверхностной концентрации [37]. Всего несколько лет спустя, в 1927 г., для исследования структуры граиицы газ — металл впервые была применена дифракция медленных электронов [38]. В на- [c.162]

Дифракция медленных электронов от поверхности кристалла дает прямой метод изучения кристаллической поверхности совершенно чистой или с незначительным количеством примесей. Кроме того, этим методом, по-видимому, можно получить более подробные и точные данные о новерхности, чем любым другим. Преимущества подобных исследований известны уже более тридцати лет, и все же, несмотря на важность выяснения свойств чистых кристаллических поверхностей, а также эффективности самого метода, число работ, проведенных до настоящего времени в этой области, сравнительно невелико. Только Фарнсворт и его сотрудники [1] изучали чистые и почти чистые кристаллические поверхности с помощью дифракции электронов. Достижения этой небольшой группы исследователей можно, несомненно, признать значительными. [c.112]

Столь же неожиданные выводы, как и нри изучении никеля, были сделаны также в недавних работах с другими поверхностями, в особенности с поверхностями простейших полупроводников — кремния и германия [456, 467, 468]. Показано, например, что на поверхности монокристаллов кремния и германия имеется поверхностная реигетка, которая отличается от решетки лежащего под ней материала. Более того, было найдено [456], что весьма часто на таких новерхностях встречаются упорядоченные структуры, двумерные сверхструктуры , происходят реконструктивные фазовые переходы первого порядка и наблюдаются явления упорядочения. Но в целом вся область дифракции медленных электронов находится еще в эмбриональном состоянии, и увлекательнейшие эксперименты еще ждут своего осуществления [447]. За редким исключением [465] еще не было выполнено исследований, ставящих своей целью проверить, что произойдет с поверхностью [c.140]

Дифракция медленных электронов. Дифракция низкоэнергети-ческиХ электронов является очень удобным методом изучения характера упорядочения адсорбированных на поверхности атомов в пределах одного монослоя на какой-либо грани монокристалла металла [60—62]. Этот метод позволяет сравнить структуру адсорбированного слоя со структурой субстрата. В гл. 3 мы увидим, какие результаты были получены Доманжем и Ударом [63] этим методом при исследовании структуры адсорбированного слоя атомов серы на гранях с низкими индексами монокристалла меди. [c.80]

Метод дифракции медленных электронов. В противоположность электронам высокой энергии (порядка нескольких килоэлектроновольт), которые при отражении или просвечивании пробивают несколько сот атомных плоскостей, электроны малых энергий (10—100 эв) отражаются уже от первого или самых верхних слоев атомов. Поэтому с помощью таких дифракционных фигур можно получить информацию о структуре внешних плоских атомных слоев чистых кристаллов и адсорбционных пленок. Развитие этого метода стало возможным только в последнее десятилетие благодаря овладению техникой сверхглубокого вакуума, который необходим для исследования поверхностей чистых кристаллов. Правда, применение этого метода связано с некоторыми техническими и теоретическими трудностями. Самые высокие тре- [c.366]

Исследования каталитического процесса и структуры поверхности катализатора в стационарном состоянии, когда участники реакции и продукты реакции появляются на поверхности и снова ее покидают, с помощью дифракции медленных электронов показали, что важнейшим фактором, который определяет каталитическую активность, является прочность сцепления адсорбированных частиц иа поверхности она прямо зависит от процесса перестройки. Если один нз участников реакции связан слишком прочно, реакция является самоотравля-ющейся. Если адсорбция происходит недостаточно быстро, то скорость становится слишком низкой. Поэтому прежде чем начинать исследование реакции смеси газов, необходимо выяснить полностью поведение отдельных участников реакции. [c.377]

Применение дифракции медленных электронов для исследования поверхностного слоя кристаллов, а также адсорбционных слоев имеет существенное преимущество перед рентгеновским анализом. Действительно, даже самые мягкие рентгеновы лучи, имеющиеся в нашем распоряжении, все же проникают на глубину от 10 до 100 атомов и поэтому не могут дать никаких сведений относительно структуры и ориентации наружных слоев металлической поверхности, а также окклюдированного газа. [c.75]

Большие успехи в изучении X. достигнуты в последнее время благодаря применению новейших физико-химич. методов исследования. Напр., изучение X. на металлич пленках (N1, Р1), полученных в ультравакууме (10 —10 мм), показало, что такие пленки обладают большой ненасыщенностью. Молекулы На, Оа II других газов хемосорбируются на них без энергии активации. Малые значения динольного момента этпх хемосорбированных слоев, обнаруживаемые измерениями работы выхода электронов, указывают на образование ковалентной связи. Вероятно, в ней участвуют -электроны металлов. В присутствии загрязнений может наблюдаться энергия активации за счет хпмич. реакции адсорбата (На, Оа) с этими загрязнениями. Энергия активации при X. на металлах может указывать также на растворение газа в поверхностном слое. Изучение хемосорбированных слоев на металлах методами дифракции медленных электронов эмиссионного электронного и ионного проекторов показало в ряде случаев кристаллохимич. соответствие структуры хемосорбированного слоя и объема металла и резкую зависимость структуры хемосорбированного слоя и величины X. от кристаллографич. индекса грани. Напротив, при адсорбции Оа и J. на Ое-было обнаружено отличие структуры хемосорбированного слоя от объема адсорбента. [c.313]

Такие методы выявления поверхностных дефектов атомного размера, как дифракция медленных электронов или методы определения ступенек скола с помощью декорирования наиболее интересны при исследовании за родышеобразования и роста. Они изложены в гл. 8 и 9. Электронная микроскопия и дифракция электронов на отражение обсуждаются в гл. 9 Последний метод обычно используется для получения информации о структуре этот метод интересен тем, что электронный луч, направленный пол углом 1° к поверхности, способен обнаружить шероховатости высотой до [c.507]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология