Электроны дифракция пучка

В 1927 г. Дэвиссон и Джермер продемонстрировали, что при прохождении металлической фольги электроны дают точно такую же дифракционную картину, как и рентгеновские лучи, и что соотношение де Бройля правильно определяет длину волны пучка электронов (рис. 8-16). В настоя-шее время электронная дифракция превратилась в распространенный способ исследования строения молекул. [c.355]

За последние годы при изучении металлов и сплавов стали широко применять электронный микроскоп. При этом готовят образцы очень тонкой фольги иногда это достигается путем травления поверхности образца кислотами до тех пор, пока, в фольге не образуются отверстия участки, прилегающие к отверстиям, могут быть настолько тонкими, что становятся проходимыми для пучка электронов. Структуру отдельных кристаллических зерен также можно определить по картине электронной дифракции, полученной при прохождении пучка электронов через отдельное зерно. Изменение структуры, происходящее с течением времени (не исключено, что и при повышении температуры), также можно обнаружить этим методом. [c.504]

Электронная дифракция в сходящемся пучке. Применение сходящегося пучка является одним из эффективных способов уменьшения размера области дифракции. Кроме того, способ электронной дифракции в сходящемся пучке оказывается наиболее подходящим для измерений интенсивности рефлексов. Это важно, в частности, для измерения критического напряжения в высоковольтной электронной микроскопии. [c.546]

Подобный метод изучения молекул в газовой фазе состоит в дифракции пучка элект ронов И поэтому называется дифракцией электронов. [c.74]

Использование фотолитографии в планарной технологии не позволяет получить элементы размером меньше 1 мкм, хотя такие элементы необходимы для решения современных задач электроники. Дальнейшим шагом в развитии планарной технологии является использование электронной литографии, при которой прецизионные рисунки на поверхности создаются с помощью электронного пучка [93], избирательно структурирующего или деструктурирующего полимерную пленку. Главное преимущество электронного пучка по сравнению со светом в том, что дифракция электронов во много раз меньше, чем дифракция света разрешающая способность электронного пучка на четыре порядка выше, чем светового. Электронный пучок фокусируется на разную глубину, и существуют возможности задать плотность его потока на несколько порядков выше, чем плотность фотонов. Благодаря высокой энергии электронов их пучок позволяет экспонировать полимерные слои, нечувствительные к свету. [c.133]

Для потока частиц время взаимодействия с молекулярной системой соответствует времени прохождения через нее. При дифракции быстрых электронов используемый пучок имеет X меньше размеров молекулы, а длина пути электронов в молекуле на два порядка больше. [c.12]

Спектроскопия энергетических потерь электронов. Взаимодействия пучка электронов с веществом подразделяются на упругие, при которых кинетическая энергия электронов не изменяется, и неупругие, приводящие к их торможению или поглощению. Дифракция электронов обусловлена упругим рассеянием на ядрах. Неупругие взаимодействия могут быть разнообразны по природе. В частности, торможение медленных электронов связано с возбуждением ими колебаний хемосорбционных связей, а также внутримолекулярных связей адсорбированных молекул. Чрезвычайно высокая чувствительность, с которой можно определить потери энергии отраженного от поверхности монохроматического пучка электронов, является существенным преимуществом спектроскопии энергетических потерь (СЭП) медленных электронов по сравнению с ИК-спектроскопией [119]. Так, колебания связей, образованных атомами и молекулами с поверхностью металлов М —Н, М С и др., могут быть обнаружены при покрытиях, значительно меньших монослоя. Чувствительность метода в отношении химических связей, параллельных поверхности, несколько [c.219]

Свойства света нельзя исчерпывающе описать на основании аналогии лишь с обычными волнами или лишь с обычными частицами. Установлено, что для понимания одних явлений более удобно считать свет волновым движением, тогда как при рассмотрении других явлений предпочтительнее считать свет состоящим из фотонов (разд. 3.11 и 3.12). Эта корпускулярно-волновая двойственность присуща также материи. Электроны, протоны, нейтроны и другие материальные частицы, как установлено, обладают некоторыми свойствами, которые ученые обычно связывают с волновым движением. Так, лучок электронов или пучок яейтронов может быть дифрагирован точно так же, как и пучок рентгеновских лучей. На дифракции электронов и нейтронов основаны важные методы изучения структуры кристаллов и молекул газов. Длина волны электрона, нейтрона или какой-либо другой частицы зависит от ее массы покоя и скорости, с которой она перемещается. Длина волны частицы определяется уравнением де Бройля Я,= /1/тг), где к — длина волны частицы, к — постоянная Планка, т — масса и у — скорость (разд. 3.11). [c.586]

Как уже отмечалось ранее (III 4 доп. 10), в отношении дифракции пучок электронов ведет себя аналогично рент- [c.294]

Как уже отмечалось ранее (П1 4 доп. 12), в отношении дифракции пучок электронов ведет себя аналогично рентгеновским лучам (рис. ХП-ЗО). Аналогия эта позволила разработать электронографический метод структурного исследования. [c.140]

Хотя метод электронной дифракции имеет свои недостатки, не следует отчаиваться. Известно, что картина дифракции отдельного кристалла состоит из пятен и зависит от атомной структуры материала. Образуемая пятнами картина может меняться в зависимости от ориентации кристаллов. Добавочные кристаллы увеличат число пятен. Чем больше кристаллов участвует в создании картины, тем больше появляется пятен и тем больше образуется концентрических колец вокруг центрального пучка, не подвергшегося дифракции. Когда число кристаллов становится очень большим, пятна начинают утрачивать свою индивидуальность и сливаются друг с другом, образуя однородные кольца. Расстояние колец от центрального пучка (и друг от друга) зависит от межплоскостных расстояний в кристаллической структуре. Каждый образец имеет свою характерную картину с индивидуальными отпечатками пальцев -межплоскостными расстояниями. Их величины с1 и относительные интенсивности соответствующих отражений можно найти в таблицах и справочниках, предназначенных для идентификации материалов. Следовательно, идентификация состоит в сравнении межплоскостных расстояний й и интенсивностей дифракционных сечений с табличными данными. [c.239]

Наиболее показательные результаты дает метод электронной дифракции. Электронный пучок фокусируют на частице, находящейся в срезе, когда прибор работает в стандартном дифракционном режиме. Если железо имеет кристаллическую структуру, то должна быть видна картина дифракции. Можно исследовать поля с частицами или отдельные частицы, используя соответственно широкое пятно или тонкий электронный пучок. С помощью анализа картины дифракции определяют структуру кристаллов, которые ее образуют. Таким способом можно идентифицировать магнетит. Однако, если кристаллы очень малы, расположены беспорядочно и рассеяны среди других включений железа. [c.252]

Для проведения рентгеноструктурного анализа необходимы три компонента источник рентгеновских лучей, кристалл белка и детектор (рис, 3.6). Рентгеновское излучение с длиной волны 1,54 А получают путем бомбардировки медной мишени ускоренными электронами. Узкий пучок рентгеновских лучей направляется на кристалл белка. При этом часть пучка проходит через кристалл, не меняя своего направления, тогда как другая часть рассеивается в различных направлениях (дифракция лучей). Рас- [c.51]

При рентгенографическом исследовании осадков белого сплава из раствора типа 2 на рентгенограмме вообще не обнаруживалось каких-либо линий. Как будет показано ниже, при съемке на прохождение на рентгенограммах от этих осадков удается обнаружить одну размытую линию. Использование электронной дифракции в этом случае также не могло дать однозначного ответа, так как эти сплавы уже при незначительном прогреве претерпевают фазовые превращения ввиду этого обнаруживаемые на электронограмме линии могли возникнуть в результате взаимодействия электронного пучка с поверхностью сплава, т. е. соответствовать фазам, не имевшимся в исходном осадке. [c.51]

Рентгенографический и электроннографический методы. Рентгенографический анализ, основанный на дифракции рентгеновских лучей после прохождения, их через окисную пленку, позволяет провести ряд важных исследований кристаллической структуры пленок, установить тип решетки и ее основные параметры. Электроннографический анализ аналогичен рентгеновскому, но основан на дифракции пучка электронов. Электроны не обладают подобно рентгеновским лучам большой проницаемостью, и поэтому электроннографические исследования позволяют получать на основе анализа дифракционных диаграмм (электронограмм) структуры самых тонких пленок, не снимая их с поверхности металла. [c.55]

Безусловно, имеется аналогия между дифракцией светового луча и дифракцией пучка электронов. Можно было ожидать, что квантовая интерпретация, приемлемая для фотона, окажется применимой и для электрона. Поэтому можно постулировать, что квадрат волновой функции электрона пропорционален вероятности нахождения электрона в элементарном объеме д.хс1ус1г. Такое толкование — это просто постулат, который может оказаться соответствующим или несоответствующим действительности. До сих пор такая интерпретация, по-видимому, отвечает экспериментальным наблюдениям. Одним из наиболее значительных подтверждений применимости этого постулата является направленность связи в молекулах. Положения, в которых плотность электронов, участвующих в связи, наибольшая, соответствуют положениям атомов в молекуле. Например, в молекуле НаЗ атомы водорода образуют с атомом серы связи под углом 92°, а в соответствии с теоретическим расчетом, электронная плотность имеет максимум при угле, равном 90°, т. е. совпадение хорошее. [c.47]

Разработка метода начиналась с использования медленных электронов, дифракция которых довольно сложно реализуется и детектируется, вследствие чего электронография не находила широкого применения. При увеличении энергии электронов их проникающая способность возрастает и при энергиях 10—100 кэВ дифракцию можно наблюдать на просвет в образцах толщиной 10 5 см. В связи с малой длиной волны этих электронов, порядка нескольких тысячных долей нм, брегговские углы весьма малы ( 1°), что определяет методику наблюдения дифракции — в электронных микроскопах, приспособленных к работе как в дифракционном режиме, так и в режиме обычных оптических микроскопов. Комбинация методов электронографии и электронной микроскопии позволяет параллельно наблюдать изображение рассеивающего участка и дифракцию от него (микродифракцию), формирование изображения из дифракционных пучков. Возможность электронографических исследований предусмотрена почти в каждом электронном микроскопе. Для получения электронограммы на пути электронного пучка помещают тонкую пленку вещества. Электронограмма получается в течение секунд и долей секунды, тогда как для получения рентгенограмм требуются минуты и часы. [c.204]

Электронография даег возможность исследовать весьма мелкодисперсные объекты и анализировать вещество в небольшом объеме, что обусловлено малой длиной волны электронного излучения. Достоинство метода — большая (на несколько порядков величины по сравнению с другими методами) светосила в связи с возможностью применения электронооптических приемов для формирования острого первичного пучка высокой интенсивности. Высокая светосила электронной дифракции позволяет наблюдать рождение и развитие во времени дефектов в кристаллах, в том числе дислокаций. Получены сведения о свойствах дислокаций, характере их движения, взаимодействия между собой и с дефектами других типов. При использовании дифракции быстрых электронов на просвет экспериментально подтверждены сама теория дислокаций и ряд ее предсказаний. [c.205]

Предположение де Бройля было удивительным образом подтверждено в 1927 г. Девиссоном и Джермером, обнаружившими дифракцию пучка электронов на кристалле никеля. Измерив углы рассеяния и используя соотношение Брегга (см. стр. 301), они смогли вычислить длину волны электронов. Из значения потенциала, примененного для ускорения пучка электронов, можно найти их скорость V и на основании соотношения де Бройля получить независимое значение длины волны, которое почти полностью совпадает с величиной, найденной из опытов по дифракции. [c.20]

В некоторых отношениях эти ограничения прямо противоположны ограничениям, которые были обсуждены выше для методов дифракции нейтронов. Проникающая способность электронов невелика. Пучок электронов с энергией 50 кв проникает только через сотню1 атомных плоскостей, после чего он исчезает вследствие неупругого рассеяния. Это значит, что данный метод очень сильно ограничен и применим лишь для изучения поверхностных слоев кристалла или исключительно малых кристаллических тел. Все же упругое рассеяние, которое вызывает явление дифракции электронов, значительно больше (пр Имерно в 10 раз), чем соответствующее рассеяние рентгеновских лучей, т. е. отражается большая доля энергии падающих лучей. Только очень малые кристаллы можно исследовать данным способом. Поэтому обычно получаемая рентгенограмма состоит из системы точек и известна под названием диаграммы перекрестных решеток, так как подобна теоретической дифракционной диаграмме для двухмерной решетки. Эти диаграммы обычно являются симметрически правильной проекцией сечения обратной решетки. Их внешний вид может быть представлен как вид обратной решетки Эвальда, полученной при дифракции от малых йристаллов, когда происходит эффективный разброс точек. Это явление в сочетании с применением волны малой длины, как правило, позволяет получить множество рефлексий, что соответствует почти плоскостному сечению обратной решетки. [c.57]

Физическое подтверждение волновой природы электрона было продемонстрировано в 1927—1928 гг. Дейвиссоном, Джермером и Томсоном, которые показали, что пучок электронов может испытывать дифракцию на подходящей решетке (атомы в кристалле золота), аналогичную дифракции пучка света. [c.19]

Это положение было высказано в 1924 г. де Бройлем, а описанный выше опыт по интерференции (дифракции) электронов был выполнен в 1926 г. Девиссоном и Джермером. Волновую природу имеют и другие элементарные частицы. Так, Штерну иЭс-терману удалось наблюдать явление дифракции пучка протонов. [c.19]

В более точном приближении плотность можно рассматривать как вероятностную. Вероятностный характер такой системы легко продемонстрировать на примере рассмотрения дифракции светового луча при прохождении узкой щели. Если за щелью поместить фотографическую пластинку, то после необходимой экспозиции получается дифракционная картина, на которой будут видны темные и светлые области, соответствующие высокой и низкой интенсивности. Там, где интенсивность падающих на пластинку фотонов велика, после экспозиции появится темная область, а там, где интенсивность мала, — светлая. Если рассмотреть луч с очень малой интенсивностью, то очевидно, что мы не сможем точно указать, в какое место пластинки попадают фотоны. В наиболее темных местах пластинки вероятность попадания фотонов будет, конечно, наибольшей. Однако каждая область ограничена нерезко, что приводит к бесконечному множеству точек, в которых фотон мог бы удариться о пластинку. Итак, наши знания о местоположении фотона могут быть выражены с помощью вероятности, и мы приходим к заключению, что квадрат волновой функции выражает вероятность нахождения фотона в данном элементарном объеме. Безусловно, имеется аналогия между дифракцией светового луча и дифракцией пучка электронов. Можно было ожидать, что квантовая интерпретация, приемлемая для фотона, окажется применимой и для электрона. Поэтому можно постулировать, что квадрат волновой функции электрона пропорционален вероятности нахождения электрона в элементарном объеме л с / г. Такое толкование— это просто постулат, который может оказаться соответствующим или несоответствующим действительности. До сих пор такая интерпретация, по-видимому, отвечает экспериментальным наблюдениям. Одним из наиболее значительных подтверждений применимости этого постулата является направленность связи в молекулах. Положения, в которых плотность электронов, участвующих в связи, наибольшая, соответствуют положениям атомоь [c.45]

Геометрическая теория образования картин муара от совмещенных решеток предложена недавно Рангом [62]. Хотя полное понимание механизма образования муаровых узоров может быть достигнуто лишь в рамках динамической теории электронной дифракции, природа явления ясна из простого кинематического рассмотрения. При прохождении электронных волн через двуслойную кристаллическую пленку в плоскости изображения наблюдается интерференция пучка нулевого порядка и пучка, дважды продифрагировавшего на совмещенных решетках. [c.377]

Первые работы с использованием методов, основанных на явлениях электронной дифракции и показавшие возможность получения единичных кристаллов из растворов полимеров, были опубликованы Сторксом [6]. Электронограммы от пленок гуттаперчи, ориентированных перпендикулярно пучку электронов, состоят из пятнистых колец. Отсутствие равномерно зачерненных дебаевских колец приводит к выводу о том, что такая пленка должна содержать микроскопические единичные кристаллы. Пятнадцать лет назад Шлезингер и Липер [22], кристаллизуя гуттаперчу из раствора и используя обычный оптический микроскоп, обнаружили существование больших кристаллов. Затем Джаккодин [23] сообщил об электронно-микроскопическом наблюдении единичных кристаллов полиэтилена, имеющих форму ромбовидных пластин, растущих по спиральному механизму. Однако Джаккодин не определял ориентацию молекул в полученных им монокристаллах. [c.247]

Двойственность микрочастиц можно уяснить, рассмотрев подробнее ее проявления на опыте. Особенно наглядны опыты, в к-рых через дифракционную решетку (кристаллич. пленку) пропускался электрон-1ГЫЙ пучок столь слабой интенсивности, что электроны проходили по одному. Попадая на фотопластинку, помещенную за решеткой, электроны оставляют точечные следы (рисунок 3) эти следы распределены на фотопластинке неравномерно, и после прохождения немногих электронов дифракционные полосы еще не обнаруживаются. Лишь постепенно, после прохождения многих электронов, вырисовывается картина дифракции и выявляется их волновая природа. В те места, где интенсивность волны больше, попадает большая часть электронов (вероятность попадания п такие места каждого электрона больше) в места, где интенсивность волны равна нулю, электроны вообще не попадают. Обычная же волна дает картину дифракции не постепенно, а сразу. Т. обр., каждый электрон действует на фотопластинку локально (в одной точке), подобно частице, но движется так, что [c.254]

Пучок электронов получить значительно легче, чем пучок нейтронов, если использовать термоэлектронную эмиссию с поверхности нагретой вольфрамовой проволоки, помещенной в вакуум,иро-ванную трубку. Дифракционную картину регистрируют на флуоресцирующем экране и фотографируют. Для получения электроно-грамм необходимо использовать очень тонкие (10—100 нм) образцы. Информация, получаемая с помощью гармонического анализа электронограмм, отражает скорее распределение областей с высоким электростатическим потенциалом, чем распределение электронной плотности. Атомный фактор рассеяния для электронов равен iэll = Z— х), где С — константа. Поэтому с помощью электронной дифракции легче определить расположение легких атомов, чем тяжелых. Этот метод можно использовать для изучения соединений, которые не образуют крупных кристаллов, а также для газообразных веществ, которые вводят в виде. молекулярного пучка перпендикулярно электронному пучку. [c.57]

Некоторые образцы, например коллоиды, идеально пригодны для электронной дифракции. Наилучщим образцом является такой, который состоит из большого числа мелких (менее 0,1 мкм) случайным образом ориентированных и близко расположенных (но не слипающихся) тонких кристаллов. Лишь немногие естественные образцы удовлетворяют всем этим требованиям. Если образец для исследования с помощью электронной дифракции должен быть раздроблен на очень мелкие частицы, его обычно бывает достаточно для идентификации более простым способом-рентгеновским методом Дебая-Шеррера. Вместе с тем если количество образца ограничено и его кристаллы велики, он непригоден для исследования методом электронной дифракции, так как электронный пучок не сможет пройти через образец. [c.239]

В дифракционной электронной микроскопии важное значение имеет другая форма эксперимента. Селекторная диафрагма (7) на рис. 2) устанавливается таким образом, чтобы пропустить как проходящий, так и один из первых дифрагированных пучков. Так как эти пучки образуют в случае электронной дифракции углы около 1° и, кроме того, являются взаимно когерентными, то они перекрываются и интерферируют. Полученная картина подвергается далее обычному увеличению и при условии достаточно большой разрешающей силы прибора может быть зафиксирована на фотопластинке. Как следует из сказанного, в отличие от случая экстинкционных контуров, расстояния между полосами или максимумами согласно уравнению (6) в точности равны межпло-скостному расстоянию й,,, величине порядка 2—12 А. Разумеется, фотография соответствует увеличению [c.178]

Электронографический анализ [12, 13] аналогичен рентгеновскому, но основан на дифракции пучка электронов. Электроны не обладают, подобно рентгеновским лучам, большой проницаемостью, и поэтому электронографические исследования позволяют получить на основе анализа дифракционных диаграмм (электронограмм) структуры самых тонких пленок, не снимая их с поверхности металла. Малая проницаемость электронов, однако, создает и некоторые добавочные осложнения для этого метода, заставляя вести процесс электронографирования в высоком вакууме (порядка 10 мм рт. ст.), так как воздух меньшего разряжения является уже большим препятствием для электронного пучка. [c.38]

Предположение де Бронля о наличии у электрона волновых свойств получило экспериментальное подтверждение уже в 1927 г., когда К- Д. Девиссоном и Л. X. Джермером в США, Дж. П. Томсоном в Англин и П. С. Тартаковским в СССР независимо друг от друга было установлено, что прн взаимодействии пучка электронов с дифракционной решеткой (в качестве которой использовались кристаллы металлов) наблюдается такая же дифракпион-ная картина, как и при действии на кристаллическую решетку металла пучка рентгеновских лучей в этих опытах электро вел себя как волна, длпна которой в точности совпадала с вычисленной по уравнению де Бройля. В настоящее время волновые свойства электронов подтверждены большим числом опытов и широко используются в электронографии — методе изучения структуры веществ, основанном на дифракции электронов. [c.70]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология