Структура чистых поверхностей

А. Структура чистых поверхностей [c.325]

Прежде всего заметим, что на основе качественного анализа иерархической структуры эффектов исследуемой ФХС (см. 1.1) можно сделать предварительные выводы о значимости конвективного члена в уравнениях (3.8). Известно, что дисперсии и эмульсии с абсолютно чистыми Поверхностями раздела весьма редки на [c.141]

С ростом механических напряжений возрастает роль механического фактора и уменьшается роль коррозионного. В предельных случаях кавитационная эрозия может носить чисто механический характер и не зависеть от состава среды, коррозионной стойкости металла и т. д. В этих случаях скорость кавитационного разрушения зависит прежде всего от прочностных характеристик металла, его структуры, состояния поверхности и геометрической формы. [c.456]

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]

По затуханию ультразвука оценивают содержание примесей, нарушающих кристаллическую структуру чистых материалов, например алюминия. Для этой цели используют измерение так называемого времени звучания , т. е. интервала времени, за которое многократные отражения ультразвука в образце с плоскопараллельными поверхностями уменьшаются до определенного уровня от некоторого выбранного значения. Небольшие поперечные размеры образца позволяют не учитывать дифракционное расхождение лучей. [c.259]

У чистого трехкальциевого силиката определена наиболее равномерная структура рельефа поверхности скола кристаллов. Введение модифицирующих добавок в состав твердого раствора приводит к образованию ячеек, значительно отличающихся между собой размерами, однако их форма практически сохраняется. У железосодержащих твердых растворов 3S появляется сильно развитый рельеф поверхности на границах блоков. Встречаются отдельные участки с крупноячеистой (до 0,8 мкм) и мелкоячеистой (до [c.237]

Эмульсии, стабилизованные чистым твердым эмульгатором, недостаточно устойчивы. Чтобы получить весьма устойчивую эмульсию, как это показали Таубман и-.Корецкий, надо модифицировать поверхность твердого эмульгатора химически связывающимся слоем поверхностно-активного вещества. В дальнейшем такие слои образуют коагуляционные структуры, и поверхность эмульгированных капель покрывается бронирующей оболочкой высокой прочности. В данном случае так- [c.145]

Для разработки и прогнозирования адсорбционных процессов необходимо детальное и.зучение структуры конкретной поверхности и ее изменений в процессе адсорбции, достигаемое применением экспериментальных методов исследования структуры, состава и возбужденных состояний поверхностей как чистых, так и покрытых адсорбционным слоем. В последние годы все шире применяют оптические, дифракционные и спектроскопические методы. Развитие сверхвысоковакуумной техники привело к разработке и широкому использованию нескольких десятков методов, в которых зондами являются электроны, ионы и электромагнитное излучение в них сравниваются данные, полученные до адсорбции, после адсорбции и после десорбции. Современный обзор дан в монографии Адамсона [7]. [c.126]

Применение метода дифракции медленных электронов позволило получить много новой информации об атомной структуре поверхности. В частности, установлено, что чистые поверхности различных веществ можно разделить, по крайней мере, на два класса [c.446]

Образование свежей поверхности металла. В большинстве практических случаев исследователь имеет дело с поликристаллическими образцами металлов, содержащих большое количество примесей. Свен е-образованная поверхность таких образцов, даже если она сформирована в условиях высокого вакуума (<10 Па) или в результате быстрого излома, имеет нерегулярную структуру — несет большое число чужеродных атомов и дефектов. Возможность получения чистой поверхности металлов с регулярной структурой, свободной от примесных атомов появилась в 60—70-х годах в связи с развитием сверхвысоковакуумной техники и разработкой технологии получения совершенных монокристаллов.. Применение ДМЭ и Оже-спектроскопии ныне дает возможность детально исследовать химический состав и кристаллографическую структуру различных граней монокристаллов металлов. [c.34]

Исследования структуры физически сорбированных слоев влаги на оксидах металлов показали, что в процессе адсорбции имеет место образование роев молекул. Для образца, содержащего количество воды, примерно равное монослою (по БЭТ), адсорбированная фаза представляет собой островки толщиной 2—3 молекулы воды. Только при наличии трех монослоев (по БЭТ) предполагается слияние островков, растущих тангенциально поверхности. В этом случае образование полимолекулярных слоев влаги аналогично явлению возникновения зародышей оксида при окислении чистых поверхностей металла в атмосфере кислорода. [c.51]

Структуру кристаллов можно изучать как методом дифракции электронов, так и методом дифракции рентгеновских лучей. Электронографический метод оказался особенно полезным при изучении строения очень тонких пленок на поверхности кристаллов. Благодаря применению этого метода удалось, например, показать, что при адсорбции аргона на чистой поверхности кристалла никеля атомы аргона занимают лишь одну четвертую часть возможных положений, образуемых треугольниками никелевых атомов (на октаэдрической грани кристалла с плот- [c.71]

Развивается общая строгая теория избыточной поверхностной энтропии и энергии для бинарной системы жидкость—жидкость. Особое внимание уделяется подбору подходящих разделяющих поверхностей Гиббса и тому факту, что энергия и энтропия определяются только с точностью до аддитивной константы. Последующее рассмотрение приводит к выбору чистых жидкостей в качестве стандартных состояний для систем, в которых низка взаимная растворимость. Такой выбор приводит к простым выражениям для поверхностной энергии и энтропии, которые допускают интерпретацию в терминах структуры межфазной поверхности, градиентов концентраций и молекулярных сил. В частном случае, когда низка взаимная растворимость, результатом являются выражения [c.63]

Значениям 5s (re/) и i/s (reO> с другой стороны, можно дать интерпретацию, которая многое говорит о структуре межфазной поверхности. Они являются физически удобными для сравнения с поверхностными энергией и энтропией двух чистых жидкостей [c.80]

Относительные поверхностные энтропию Ss(rei) и энергию Us (rel) системы бензол—вода можно легко интерпретировать в терминах структуры межфазной поверхности, что физически является совершенно разумным. Этого нельзя сказать о поверхностных энтропии и энергии, вычисленных с учетом стандартного состояния, отличного от состояния чистых жидкостей, например с учетом стандартного состояния с использованием третьего закона. В этом последнем случае энтропия и энергия, связанные с избыточными поверхностными массами Г и Г , маскируют ту часть поверхностной энтропии и энергии, из которой можно получить информацию о структуре поверхности. [c.82]

Чистая поверхность окислов обычно имеет относительно высокую реакционную способность, особенно в отношении такого универсального процесса, как диссоциативная адсорбция воды. Это важно потому, что вода широко используется в качестве среды при получении и обработке окислов, а также в связи с тем, что под действием адсорбированных молекул воды изменяются свойства окислов. Для окислов с ионной структурой адсорбцию можно выразить следующим образом [c.41]

Однако широкому использованию этих методов мешали трудности в проведении эксперимента или в интерпретации результатов. В случае дифракции медленных электронов одной из трудных проблем стала идентификация тех структур, на которых происходит рассеяние. Даже в 1961 г. еще не научились отличать чистую поверхность от загрязненной на основании одних только дифракционных измерений. С другой стороны, изменения в эмиссии электронов не легко согласуются с изменениями поверхностной концентрации. Методики для измерения работы выхода также далеки от совершенства, как это видно из больших расхождений в результатах, полученных разными исследователями [40, 41]. И наконец, стандартные определения работы выхода дают среднюю величину, которая в значительной мере зависит от природы образца и от особенностей методики. [c.163]

На основе изучения методом дифракции электронов структур, образующихся на чистых поверхностях кристаллов после воздействия двух различных газов, можно надеяться получить некоторые фундаментальные данные, касающиеся механизма взаимодействия. Хотя проведено лишь очень небольшое число опытов, полученные результаты подтверждают ценность этого способа. Водород не поддается непосредственному определению из-за его малой рассеивающей способности, но его присутствие можно обнаружить по действию, которое он оказывает на другие структуры. Так, было показано, что при воздействии водорода и кислорода на грани (100) поверхности никеля результаты зависят от величины экспозиции. Воздействие водорода на покрытую кислородом поверхность не вызывало никакого эффекта. Однако, когда поверхность, покрытая водородом, подвергалась действию кислорода, образовывалась новая решетка гидрида никеля. В первом случае связи кислорода с никелем препятствовали последующему изменению структуры под влиянием водорода. [c.344]

Выше было показано, что когда плоскость (ПО) поверхности никеля подвергается воздействию кислорода, возникают обменные структуры с решетками (1X2) и (1X3), предшествующие образованию N10. Упоминалось также, что воздействие СО на чистую поверхность (110) никеля приводит к образованию правильной [c.344]

Казалось бы, что структура чистой поверхности, напрпмер монокристалла металла, должна просто повторять объемную кристаллическую структуру. Это, однако, не обязательно так. Напомним, что в галогеии-дах и1,елочных металлов ионы поверхностного слоя смешаются по-разному (рпс. V-7). Считают, однако, что структура поверхности соответствует структуре объема материала и что обе структуры следует описывать в одинаковых терминах. Как показано на рис. V-18, а, поверхностная структура (1X1) характеризуется такой же перподич)юстью пли состоит из таких элементов , что и соответствующая кристаллографическая плоскость объемной структуры. Если чередующиеся ряды атомов сдвинуты по отношению друг к другу, то, как видно пз рис. V-18, б, структура поверхпости характеризуется индексом С(2х1). где С обозначает наличие центрального aioivia. На рпс. V-18, е показан ряд структур, выведенных из структуры плоскости (111). [c.229]

Бомбардировка электронами — очень полезный метод изучения поверхности, поскольку энергию электронов, а стало быть, и длину волны можно с большой точностью устанавливать, регулируя ускоряющее напряжение. При малых энергиях, около 25 эВ, длина волны электронов близка к межатомным расстояниям в металлах. Поэтому пучок таких электронов, отраженных металлической поверхностью, дает дифракционную картину. Таким образом дифракция медленных электронов (LEED) при определении межатомных расстояний и валентных углов на поверхности может играть ту же роль, что и рентгеноструктурный анализ в структурной химии твердых тел. Этот метод дает сведения об атомной структуре чистых поверхностей, а также о закономерностях в расположении на поверхности адсорбированных атомов и молекул. [c.237]

При исследовании поверхности металлов принято считать, что структура чистой поверхности должна быть такой же, как структура объемной фазы, определенная по дифракции рентгеновских лучей. Если при этом окажется, что некоторые межпло-скостные расстояния отличаются от характерных (обычно представляющих целые кратные значения) для данного кристалла, то, следовательно, поверхность загрязнена. Структуры с такими нетипичными расстояниями дают дифракционные картины, имеющие дробный порядок отражений от поверхностной решетки. Примесь может также покрывать поверхность аморфным слоед , который уменьшает интенсивность дифракционной картины несущей поверхности и увеличивает плотность фона за счет рассеивания. Возможные источники таких загрязнений — остаточный окружающий газ и примеси объема кристалла. В первом случае обычно можно наблюдать изменение эффекта во времени. Часто бывает полезно впустить небольшое количество известного газа, чтобы посмотреть его действие на дифракционную картину. Во втором случае результат должен зависеть от температуры и времени прокаливания. Следует подчеркнуть, что получение воспроизводимой дифракционной картины не обязательно является свидетельством чистоты поверхности. [c.276]

Фарнсворт и сотр. [1536], а также Марш и Фарнсворт [153в], используя метод дифракции медленных электронов, сравнительно недавно показали, что структура чистых поверхностей алмаза, кремния и германия отличается от идеальной объемной структуры. Наблюдались дробные порядки дифракционных максимумов, что [c.229]

Взаимодействие кислорода с чистой поверхностью металла протекает в три этапа I) адсорбция кислорода, 2) иуклеация, т. е. образование зародышей, 3) рост сплошной оксидной пленки. На первых стадиях адсорбции пленка состоит из атомов кислорода, так как свободная энергия адсорбции атомов кислорода превышает свободную энергию диссоциации его молекул. Методом дифракции медленных электронов удалось установить, что атомы некоторых металлов входят в состав адсорбционной пленки и образуют относительно стабильную двухмерную структуру из ионов кислорода (отрицательно заряженных) и металла (положительно заряженных). Как уже говорилось в отношении пассивирующей пленки (разд. 5.5), адсорбционная пленка, составляющая доли монослоя, термодинамически более стабильна, чем оксид металла. На никеле, например, она сохраняется вплоть до точки плавления никеля [1 ], тогда как N 0 разрушается вследствие растворения кислорода в металле . Дальнейшая выдержка при низком давлении кислорода ведет к адсорбции на металле молекул Оа, проникающих сквозь первичный адсорбционный слой. Так как второй слой кислорода связан менее прочно, чем первый, он адсорбируется не диссоциируя. Возникающая в результате структура более стабильна на переходных, чем на непереходных металлах [2]. Любые дополнительные слои адсорбированного кислорода связаны еще слабее, и наружные слои становятся подвижными при повышенных температурах, о чем свидетельствуют рентгенограммы, отвечающие аморфной структуре. Вероятно, ионы металла входят в многослойную адсорбционную пленку в нестехиометрических количествах и к тому же относительно подвижны. Например, обнаружено, что скорость поверхностной диффузии атомов серебра и меди выше в присутствии адсорбированного кислорода, чем в его отсутствие [3]. [c.189]

На поверхности неорганических твердых веществ часто встречаются свойственные этим веществам нарушения структуры. Они вызываются присутствием на указанной поверхности иснов, загрязняющих данное вещество. Получить чистую поверхность весьма трудно и считать реальную поверхность гладкой можно в очень редких случаях. Адам (641 показал влияние шероховатости поверхности на величину контактного угла и продемонстрировал, что при передвижении капли по поверхности она имеет по фронту движения значительно больший контактный угол, чем с тыльной части. Он приписал наличие гистерезиса контактного угла вязкостному сопротивлению движению кромки жидкости на твердой поверхности. Поэтому термодинамические соотношения адгезии практически могут быть приложимы только к жидкостям, у которых имеется точное соответствие между чистой работой, затраченной на образование новой поверхности, и приростом свободной энергии, согласно уравнению (74). [c.63]

Наиболее четко воспроизводится структура подложки при электроосаждении металла на гладкой чистой поверхности монокристалла из того же металла, например при осаждении меди на медном монокристалле. В большинстве случаев продолжение рещетки наблюдается, когда размеры решетки основания и покрытия различаются менее чем на 15%. [c.339]

Как будет показано в гл. 5, на плоской чистой поверхности нагрева пары кислоты конденсируются только лри температуре этой поверхности пиже температуры насыщения. Если поверхность нагрева покрыта слоем отложений с капиллярной структурой, конденсация в этих капиллярах возможна в силу поверхностных эффектов при температуре выше температуры пасьппен]1я. [c.88]

Важная информация о химической структуре поверхности фафита была получена пгри изучении адсорбционного взаимодействия с ней различных по своему характеру веществ. При этом было отмеченочто реакционноспособными являются лишь призматические грани графита, так как все связи в плоскости базиса насыщены. Сорбция водорода на атомарно чистой поверхности фафита при 300 К полностью необратима и количество водорода, адсорбированного на призматических фанях,почти в 13 раз меньше соответствующей величины для кислорода. Хемосорбция кислорода на образце фафита после его выдерживания в атмосфере водорода и десорбции мало отличается от адсорбции кислорода на атомарно чистой поверхности. Количество адсорбированных атомов водорода и кислорода совпадает с числом атомов углерода, образующих призматические фани фафита. [c.14]

При исследовании адсорбции из растворов стандартное состояние предусматривает отсутствие взаимодействия молекул растворенного вещества между собой и бесконечное разбавление органического компонента растворителем в равновесном растворе и в адсорбционной фазе. Это означает, что в стандартном состоянии отдельные молекулы растворенного вещества взаимодействуют только с поверхностью адсорбента и притом так, что их взаимодействие с молекулами растворителя (благодаря которому и произошло растворение вещества) существенно не изменяется. При этом предполагается, что анергия взаимодействия молекул растворенного вещества с поверхностью адсорбента не зависит от степени заполнения этой поверхности данным компонентом. Что касается самого растворителя, то стандартным состоянием его в бесконечно разбавленном растворе является состояние чистой однокомпонентной жидкости. Взаимодействие между молекулами растворенного вещества и нарушение структуры чистой одноком [c.130]

В данной главе рассматривается уравнение для плотности вероятностей концентрации динамически пассивной примеси. Как ив 1.3, ддя обозначения этой концентрации используется буква г. Здесь подробно обсуждаются гипотезы, используемые для замыкания этого уравнения. Анализируются решения замкнутого уравнения в случае статистически однородного поля концентрации и в свободных турбулентных течениях. В главе преследуются три основные цели. Первая является чисто практической и заключается в том, чтобы дать простой приближенный метод определения распределения вероятностей концентрации и коэффициента перемежаемости в струях. Эта задача решается по возможности без сложных математических выкладок. Вторая цель - исследовать математические свойства уравнения для плотности вероятностей концентрации, сформулировать краевую задачу и показать, что из условия разрешимости этой краевой задачи вытекают дополнительные связи между заранее не известными функциями, входящими в замыкающие соотношения. Этот результат имеет принципиальное значение, так как из него следует, что развиваемый подход позволяет сократить количество произвольных функций по сравнению с обычными полуэмпирическими теориями для одноточечных моментов. Не исключено, что новые пути построения замкнутой теории турбулентности будут связаны с совершенствованием этого подхода. Третья цель -изучить структуру изоскалярных поверхностей в турбулентных потоках. Такое исследование позволяет, во-первых, предложить дополнительный способ получения граничных условий для плотности вероятностей концентрации и выявить их физический смысл и, во-вторых, проследить взаимосвязь между перемежаемостью и структурой изоскалярных поверхностей. [c.70]

В последнее десятилетие для определения структуры и состава поверхностей, как чистых, так и покрытых адсорбционным слоем, все больше и больше применяются оптические, дифракционные и спектроскопические методы. Этому в значительной мере способствует массовое производство ультравакуумного оборудования, необходимого для получения чистых поверхностей, и совершенных измерительных систем. Разработано так много новых методов, что, по-видимому, полезно хо- [c.223]

I. Германий и кремний. Как уже упоминалось, было найдено, что расположение атомов в поверхностны х монослоях этих элементов в атомно-чистом состоянии отличается от их расположения в соответствующих плоскостях в объеме. Влияние воздействия кислорода до некоторой степени зависит от типа кристалла и поверхности. Начальная адсорбция кислорода на поверхности (100) германия при низких давлениях гасит все потоки дробного порядка и некоторые потоки целочисленного порядка, которые не соответствуют теоретически рассчитанным потокам [15]. Наличие остающихся интенсивных потоков целочисленного порядка указывает, что структура поверхности после адсорбции совпадает с нормальной структурой германия и что атомы кислорода насыщают свободные связи на поверхности и возвращают поверхностные атомы германия в такое положение, которое они занимают в объеме. Кислородные атомы также располагаются в узлах нормальной решетки германия. Таким образом, дифракционное рассеяние на поверхности германия, покрытой монослоем кислорода, лучше соответствует собственно германию, чем рассеяние на атомно-чистой поверхности. Хотя Лендер повторил эти опыты, он не сообщил результатов, характеризующих грани (100). Потоки целочисленного порядка от грани (111) поверхности германия были ослаблены и наблюдались при измененном напряжении, что указывает на изменение межатомных расстояний в глубину, хотя межатомные расстояния на поверхности оставались теми же. Грани (110) германия вели себя подобно граням (100). [c.342]

Неудовлетворительное качество кварцевых реплик чаще всего бывает связано с тем, что распыление проводят при низком вакууме. Остаточное давление воздуха, при котором напыляют кварц на исследуемый объект, не должно превышать 10 мм рт. ст. Поэтому в процессе напыления необходимо следить за показаниями вакуумметра и выключать испаритель, если давление в установке поднимется выше 10-" ммрт. ст. Количество кварца, взятого для испарения, зависит от характера поверхности и расстояния между испарителем и объектом и колеблется обычно в пределах 2—4 мг. Чем грубее структура исследуемой поверхности, тем более толстой должна быть пленка кварца. Толщина наносимой кварцевой пленки регулируется количеством испаряемого кварца и подбирается опытным путем. Обычно кварцевые отпечатки имеют толщину 200—300 А. Реплики могут быть отделены от образца либо путем растворения образца в соответствующем растворителе, либо механическим способом, состоящим в покрытии реплики укрепляющим слоем желатина или нитроцеллюлозы (наносится 10%-ный раствор) и последующем отдирании пленки от образца. Обработкой двойной пленки кварц — желатин или кварц — нитроцеллюлоза 10%-ным раствором роданида аммония в первом случае и амилацетатом во втором случае освобождают кварцевый отпечаток, который затем тщательно промывают в чистом растворителе. [c.185]