Эллипсометрические методы

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]

Определение толщин межфазных слоев до сих пор представляет существенную трудность. Оценить толщины адсорбционных слоев ВПАВ, возможно, по-видимому, определяя равновесные толщины свободных пленок [168, 169], образующихся при вытекании растворителя, считая, что толщина равновесной пленки приблизительно равна удвоенной толщине межфазного слоя. Существует и другая возможность, связанная с исследованием оптических свойств (например зависимости интенсивности отраженного света от длины волны) пленок ВПАВ, сформированных на межфазных жидких границах и перенесенных на полированные металлические поверхности [170]. В работе [171] эллипсометрическим методом определяли толщины адсорбционных слоев полиэтилен-гликоля и поливинилпирролидона в водных растворах на границе с воздухом. Авторы наблюдали постепенное увеличение толщины слоя во времени до предельного значения, не изменяющегося во времени. Так, предельная толщина слоя полиэтиленгликоля равна 250 А (концентрация полимера в растворе 3 з/ЮО мл), а толщина слоя поливинилпирролидона (при концентрации 2—6 з 100 мл) 650 А. Интересно, что с увеличением температуры предельные толщины адсорбционных слоев этих полимеров несколько возрастали при 45° С адсорбционный слой полиэтиленгликоля равен 320 А, а поливинилпирролидона — 725 А. [c.235]

После проведения заданного числа циклов т определяли эллипсометрическим методом с помощью поляризационного [c.207]

Таким образом, для понимания механизма пассивации необходимо изучение закономерностей образования, роста и свойств оксидных слоев. Для этого используют разнообразные электрохимические, а также оптические методы (см. 17), из которых особый интерес представляет эллипсометрический метод, позволяющий исследовать состояние поверхности металла непосредственно при измерении потенциостатических поляризационных кривых. Был разработан иодидный метод отделения пассивирующей пленки от металла, который основан на том, что раствор 1а+К1 проникает через поры пленки к поверхности металла и растворяет его. Отделенный от металла тонкий пассивирующий слой может быть далее подвергнут электронно-микроскопическому ис- [c.367]

Образование на поверхности электрода оксидной пленки, а также адсорбция на ней ионов или органических молекул изменяет толщину поверхностного слоя с1 и его коэффициент преломления га, а следовательно, параметры отраженного света А и 1 з. Анализ этих изменений, который обычно выполняют с помощью ЭВМ по специально разработанным программам, позволяет рассчитать соответствующие изменения й и п в исследуемой системе и связать их с образованием на поверхности электрода адсорбционного или фазового слоя. Современная техника позволяет регистрировать увеличение величины с1, составляющее всего 0,02 нм, т. е. фиксировать адсорбированное вещество, начиная с заполнений поверхности 0— 0,05. Полученные эллипсометрическим методом данные по адсорбции на ртутном электроде анионов С1 , Вг и 1 , а также некоторых органических веществ находятся в хорошем согласии с результатами электрокапиллярных и емкостных измерений. Широкое применение эллипсометрический метод получил при изучении оксидных слоев на различных электродах. [c.182]

Для контроля за протеканием реакций молекулярного наслаивания на кристаллических матрицах применяют эллипсометрический метод исследования образцов (см. работу 9.4). [c.112]

Наконец, эллипсометрический метод основывается на измерении фазовых и амплитудных характеристик отраженного от границы сред пучка. По отношению амплитуд отраженного и падающего пучков и по сдвигу фаз (изменению плоскости поляризации) определяют оптические свойства границы. Одновременно может быть вычислена толщина адсорбированного слоя. [c.153]

Лазерная эллипсометрия основана на анализе изменений состояния поляризации света, отраженного от поверхности изделия. Метод позволяет контролировать с высокой точностью толщины (10 . .. 2 Ю мм) и показатели преломления (до 10 ). Применение лазеров позволило резко поднять чувствительность и информативность эллипсометрического метода, так как они определяются главным образом монохроматичностью и степенью направленности источника излучения. [c.496]

Существует несколько методов визуализации адсорбтива на поверхности адсорбента. К ним относятся эллипсометрический и электронно-микроскопический методы. Эллипсометрический метод позволяет оценивать толщину адсорбированного с.лоя по величине поляризации отраженного света [196—198]. Исследования с помощью электронного и отчасти светового микроскопов позволяют обнаружить взаимодействие полимера с поверхностью субстрата вследствие образования характерных структур в зоне контакта. Этот вопрос более подробно рассматривался в гл. III в связи с проблемой влияния подложки на структуру прилегающих слоев полимера. [c.22]

В числе других методов изучения характера разрушения адгезионных соединений можно отметить трибометрический, основанный на измерении коэффициента трения по исходной поверхности субстрата и по поверхности после отделения от нее адгезива. Таким способом в некоторых случаях удавалось определить чистоту поверхности субстрата, отделенного от адгезива [150]. Контролировать чистоту поверхности субстрата после отслоения от него адгезива можно, сравнивая углы смачивания [150, 151]. Определенный интерес представляет поляризационно-оптический, или эллипсометрический метод, основанный на изучении характера поляризации света, отраженного от поверхности субстрата [127, 152]. При наличии на поверхности субстрата следов адгезива в виде тончайшей пленки направленный на поверхность плоскополяризованный луч становится эллиптически поляризованным. Удалось обнаружить, что пленки эфиров целлюлозы не оставляют на металле никаких следов, а гуттаперча оставляет на нем тончайшую пленку. Эллипсометрические исследования получили широкое распространение [153] в связи с развитием технологии нанесения тонких полупроводниковых пленок. Созданы специальные приборы — эллипсометры — значительно расширяющие возможности этого метода [159]. Несомненна перспективность применения эллипсометрии для изучения механизма разрушения адгезионных соединений [158]. [c.233]

В. Эллипсометрический метод измерения поверхностных избытков [c.71]

Кроме двух упомянутых перспективных направлений, возросшее внимание исследователей привлекает также известный уже десятки лет весьма чувствительный эллипсометрический метод. Хотя в принципе эллипсометрия может дать спектр оптических констант пленки, используется она главным образом для определения толщины весьма тонких пле- [c.86]

Получили развитие комплексные методы, когда тот или иной параметр определяют независимым специальным методом в потенциостатических условиях параллельно с измерением скорости электродного процесса, например, определение толщины и состава поверхностной пленки эллипсометрическим методом [129, 130], определение емкости двойного слоя [198], микроскопические съемки состояния поверхности металла при различных потенциалах и др. [c.142]

Толщину пленки определяли эллипсометрическим методом [4, 5]. [c.129]

Поскольку эллипсометрическим методом (см. ниже) на [c.365]

IV. Эллипсометрический метод исследования толщины поверхностных слоев [c.13]

Сущность эллипсометрического метода состоит в исследовании эллиптической поляризации света, возникающей при отражении света от границы двух фаз. Основной измеряемой величиной этого метода является коэффициент эллиптичности отраженного света, т. е. отношение малой к большой полуоси эллипса колебаний электрического вектора в отраженной волне. [c.13]

При измерениях полимолекулярной адсорбции тем же эллипсометрическим методом было показано, что при полном смачивании изотермы не пересекали ось толщин и значения к оо при p/ps = 1 это отвечает изотерме типа кривой 1 на рис. 1. Такие результаты были получены, например, для бензола, ССЦ, пентана и гептана на стекле [17], гексана и диэтилового эфира на полиэтилене [23], СС14 на стали и гексана на хроме. [c.293]

Если адсорбированное вещество лишь частично заполняет поверхность, то эллипсометрический метод дает значения й, соответствующие долям толщины адсорбционного монослоя. Современная техника позволяет регистрировать величины д., начиная с 0,02 нм, т. е. фиксировать заполнение поверхности едсорбированным веществом 6 0,05. [c.82]

Эллипсометрический метод широко применяется для изучения оксидных пленок, а также адсорбции кислорода на различных электродах (Ре, N1, и др.). Полученные ггим методом данные по специфической адсорбции ионов С1-, Вг , 1-, а также некоторых органических веществ (хинолин, катионы триметилалкиламмония) на ртутном электроде находятся в хорошем соответствии с результатами электро- [c.82]

Рис. VII. 6. Принципиаль-ная схема эллипсометрического метода (а) и проекция на плоскость ху траектории, описываемой концом вектора электрического поля падающего света (б)

Изменение свойств оксидного слоя при поляризации электрода было обнаружено при изучении пассивации никеля в кислых растворах по-тенциостатическим и эллипсометрическим методами. В активной области на поверхности электрода образуется предпассивирующий оксидный слой толщиной в несколько нанометров. При потенциале пассивации толщина этого слоя не изменяется, тогда как показатель преломления и коэффициент светопоглощения претерпевают резкое изменение. Предполагается, что оксидный слой при потенциале пассивации превращается из ионного проводника в электронный проводник. При этом диффузия ионов металла через оксидный слой становится невозможной, и процесс растворения металла прекращается. [c.369]

Особый интерес представляет эллипсометрический метод, который позволяет исследовать состояние поверхности металла непосредственно при измерении потенциостатических поляризационных кривых. Этот метод был предложен в 1933 г. Л. Тронстадом и детально развит в работах Дж. Бокриса, Е. Егера и др. Принцип метода состоит в определении относительного запаздывания по фазе и относительного уменьшения амплитуды компонентов эллиптически поляризованного света при отражении от поверхности исследуемого электрода. Из этих [c.382]

Изменение свойств окисного слоя при поляризации электрода было обнаружено при изучении пассивации никеля в кислых растворах потенциостатическим и эллипсометрическим методами (Дж. Бокрис). В активной области на поверхности электрода образуется предпасси-вирующий окисный слой толщиной в несколько десятков ангстрем. При потенциале пассивации толщина этого слоя не изменяется, тогда как показатель преломления и коэффициент светопоглощения претер- [c.383]

Эллипсометрический метод. Принципиальная схема этого метода, впервые предложенного Л. Тронштадом (1929), изображена на рис. 11.16,0. Свет от монохроматического источника И (небольшой лазер) проходит вначале через поляризатор П, который делает этот свет плоскополяризованным, а затем через компенсатор К, превращающий плоскополяризованный свет в эллиптически поляризованный. Выберем систему координат таким образом, что ось 2 соответствует направлению падающего света, ось X располагается в плоскости рис. VII. 16,а, а ось у направлена перпендикулярно плоскости этого рисунка. При таком выборе системы координат в плоскости ху конец вектора электрического поля описывает эллипс, если падающий свет поляризован эллиптически (рис. VII.16,6). Для плоскополяризованного света этот эллипс стягивается в линию АВ, угол наклона которой по отношению к оси X (угол х) задается поляризатором П. От поворота компенсатора К угол 7 не изменяется, но падающий свет становится эллиптически поляризованным. Параметры эллипса можно характеризовать углом у, который задается компенсаторбм К и тан- [c.181]

Метод фотоэлектронной эмиссии. В эллипсометрическом методе и в методе модуляционной спектроскопии отражения энергия кванта света ftv меньшие, чем работа выхода электрона из металла в раствор Если же выполняется обратное соотношение hv> We , то при освещении электрода происходит фотоэмиссия электронов из металла в раствор, которая также может служить источником информации о строении границы между электродом и раствором. В методе фотоэмиссии для освещения электрода используется ближний ультрафиолет. Эмиттированные электроны теряют часть своей энергии (термализуются), затем сольватируются и далее вступают в реакцию со специально добавляемыми в раствор веществами — акцепторами электронов. Введение в раствор акцепторов (например, Н3О+, N2O) необходимо для того, чтобы избежать полного обратного захвата соль- [c.184]

В табл. 18 приводятся данные Силберберга для растворов анионного полистирола с узким молекулярно-весовым распределением для разных концентраций. Видно, что толщина адсорбционного слоя зависит от концентрации раствора и возрастает с молекулярным весом. Это можно рассматривать как подтверждение многослойной адсорбции. Большую роль в исследовании структуры адсорбционного слоя макромолекул на твердых поверхностях сыграла работа [611, в которой была изучена адсорбция полиэтиленгликолей молекулярного веса 6130 и 40 ООО из водных растворов и поливииил-пирролидона (мол. вес 38 ООО) из воды и метанола. В качестве адсорбента использовалось хромовое зеркало. Эллипсометрическим методом определены плотность и концентрация полимера в адсорбционном слое, откуда вычислялось количество полимера, сорбированного единицей поверхности. [c.94]

Исследования скорости роста окисиых пленок на разных плоскостях металлов, например (100), (101), (110) и (311) меди [141], проведенные эллипсометрическими методами, показали сильную зависимость скорости окисления от индекса поверхности. Более того, пленка, образуемая на плоскости (311) меди, оказалась анизотропной, что проявляется в зависимости ее кажущейся толщины от угла поляризации относительно нормали к поверхиостп пленки [141]. [c.241]

Аналогичные эллипсометрические измерения пассивирующих окисных пленок на железе проведены Кудо, Сато и Окамото [75], продолжившими работу Сато и Коэна по механизму роста окисных пленок на железе [83]. На рис. 13 показаны изменения Д и ц при потенциостатическом окислении железа и гальваностатическом восстановлении окисной пленки на железе, а на рис. 14 приведено сравнение экспериментальных и теоретических изменений Д и ц/ для нескольких принятых значений оптических констант пленки. Соотношение между толщинами окисных пленок на железе, определенными кулонометрическим и эллипсометрическим методами, приведено на рис. 15 (ср. [78]). Эллипсометрические, емкостные и кулонометрические свойства изучались также Уордом и Де-Гинетом [80]. Проанализировано накопление протонов и содержание воды в пленке (ср. [81, 84]) в зависимости от ее толщины. В случае сложного поведения пассивирующих окисных пленок на железе, как при их образовании, так и при катодном восстановлении, эллипсометрические исследования дают существенную дополнительную информацию, которую нельзя получить ни поверхностной кулонометрией, ни химическим анализом пленки. [c.434]

Недавно Геншоу и Бокрис [105] применили эллипсометрические методы для изучения специфической адсорбции галогенид-ионов на ртути. Зарегистрированы заметные изменения эллипсометрических [c.442]

Единственной известной до сих пор работой с использованием метода МЗО, в которой учитывалась и измерялась поляризация света, является работа [45]. В этой работе измерялась интенсивность обоих (/р и / ) или одного из компонентов света, отраженного от исследуемого платинового электрода. Установку можно было использовать и как зллип-сометр, и эллипсометрическим методом были определены (правда, с большим разбросом) оптические константы платины при ф = 0,3 в (по н. в. э.) в 0,5 М Н2504 при >1—250—550 нм, а также исследовано окисление платины при Ф>0,75—0,8 в. [c.122]

Проблемы пассивного состояния железа и самопроизвольной пассивации тесно связаны с вопросами структуры и состояния поверхности нержавеющей стали. Обычно поверхность металла в пассивном состоянии сохраняет металлический блеск, не претерпевает никаких внешних изменений и не меняет основных характеристик. Все, это позволяет считать, что пассивное состояние поверхности обусловлено структурными перестройками в очень тонком приповерхностном слое. Толщину такой пленки можно оценить путем электрических измерений при электрохимическом формирсжании пленки или по количеству электричества, необходимого для катодного восстановления такой пленки (кулонометрические методы). Эффективными являются эллипсометрические методы изучения поверхности по отражению поляризованного света. И те и другие измерения показали, что толщина пленки пассивного состояния составляет примерно 10 - [c.195]

Для исследования состояния кислорода на металлах было использовано несколько методов, включая а) хронопотенциомет-рию (заряжение постоянным током) в растворах, насыщенных N2, О2 или гелием, с применением высоких или низких плотностей тока б) потенциодинамические измерения [70, 74, 76] в) потенциостатические измерения [23—26, 57] и г) эллипсометрический метод [23, 24]. [c.364]

Толщины смачивающих и адсорбционных пленок воды в кварцевых капиллярах совпадают в пределах точности измерений последних. Предпочтение следует отдать результатам измерений смачивающих пленок как более надежным. Существенно отличные результаты были получены в [12] при исследовании адсорбции водяного пара на плоской полированной поверхности кварца эллипсометрическим методом (кривая с ). Это отличие связано, вероятно, с отличием сорбционных свойств полированной поверхности кварца, покрытой разрыхленным гелеобразным слоем кремнезема, от свойств "ювени ьной" поверхности кварцевых капилляров [13]. Полученныё нами результаты позволяют заключить, что в интервале толщин 7tO,7 нм изотерма П(Л) пленок воды и достаточно разбавленных растворов электролитов на поверхности кварца определяется в основном дисперсионными силами и подчиняется закону (2) с константой / =(3,3+0,7) Ю" Дж. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология