Поверхностный слой оптические методы исследовани

Оптическим методом исследования поверхности твердых тел является эллипсометрия. На поверхность направляют линейно поляризованный свет определенной длины волны и определяют характер поляризации отраженного света в зависимости от длины волны падающего света. По показателю преломления и коэффициенту поглощения можно судить о химической природе поверхностного слоя твердого тела и определить толщину оксидного или адсорбционного слоя. Электронное состояние поверхности твердого тела можно исследовать и эллипсометрией. [c.42]

Если разрушение происходит по тонким поверхностным слоям, то их трудно заметить не только визуально, но и с помощью люминесцентного анализа, в том числе под микроскопом. В электронном микроскопе фиксируются разрушенные участки полимера, оставшиеся на субстрате, но трудно ожидать, что при этом будут заметны низкомолекулярные продукты, характерные для слабых слоев. Весьма информативен эллипсометрический (поляризационно-оптический) метод исследования. Химический состав поверхностных слоев можно изучать с помощью ИКС методом нарушенного полного внутреннего отражения, хроматографии [182] и др. [c.78]

Пшеницын В. И., Русанов А. Я. — В кн. Вопросы термодинамики гетерогенных систем и теории поверхностных явлений. Вып. 1, Л. Изд-во ЛГУ, 1971, с. 198—230 (оптические методы исследования поверхностных слоев жидких растворов). [c.337]

До того времени имелись лишь эпизодические попытки применить оптику к исследованию адсорбции. Под названием оптического метода исследования поверхностных слоев известен метод измерения эллиптической поляризации света, возникающей при отражении линейно-поляризованного света от плоской поверхности, покрытой тонким слоем постороннего вещества. Им легко обнаруживаются и измеряются поверхностные слои толщиной в 10—100 молекул для очень больших молекул (жирные органические кислоты) можно обнаружить и мономолекулярные пленки на подходящих телах. Метод применяется обыкновенно для измерения толщины пленок, возникающих на поверхности твердого тела в результате химической реакции (окисления и т. п.). Однако в том виде, в каком этот метод разработан сейчас, он не дает возможности обнаружить и исследовать адсорбцию молекул простейших газов на порошкообразных адсорбентах, сопровождающуюся образованием мономолекулярного слоя. Но именно при таком распределении газовых молекул на поверхности твердого тела возникает наиболее сильное их взаимодействие с последним, существенно меняющее свойства молекулы. Многослойная адсорбция сходна с конденсацией, и межмолекулярные силы в такой пленке мало отличаются от сил в жидкости или кристалле. Поэтому в дальнейшем изложении указанный оптический метод [1, 2] затронут не будет. [c.126]

Значительно меньше оптических методов, предназначенных для исследования поверхностных слоев на границе с жидкостью, что в первую очередь связано с невозможностью сохранения жидкого состояния в условиях высокого вакуума. Одним нз информативных методов исследования адсорбционных слоев и пленок в данных условиях является, например, метод многократного нарушенного полного внутреннего отражения. Спектры внутреннего отражения позволяют определить величину адсорбции, толщину слоя, его анизотропию и исследовать закономерности их изменения. [c.247]

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]

Нами были проведены измерения коэффициентов отражения для систем бензол— гексан и нитробензол—гексан. Исследования проводились для каждого состава в полн-термических условиях. На рис. 1 приведены данные для системы н.-гексан—нитробензол. Состав поверхностного слоя для системы бензол—гексан был рассчитан термодинамическим методом по данным о поверхностном натяжении [3]. Изотерма составов поверхностного слоя, рассчитанная для т = 18 А ближе подходит к изотерме составов, найденной оптическим методом, чем изотерма составов поверхностного слоя, рассчитанная для т =9 А. Таким образом, путем подбора минимальной возможной толщины т. можно сделать так, что составы поверхностного слоя, найденные двумя независимыми методами, в пределах ошибок будут совпадать друг с другом. Отсюда следует, что в данной систе.ме действительно разница составов раствора и поверхностного слоя является, по-видимому, главным фактором, определяющим нз.менение коэффициента отражения. [c.152]

В [35] приведены данные исследования распределения внутренних напряжений по толщине блоков из термореактивных пластиков по изгибу узкой ленты и поляризационно-оптическим методом. Напряжения в поверхностных слоях материалов в зависимости от их знака и характера распределения могут оказывать различное влияние на механические свойства изделий. В случае металлов в ряде случаев остаточные напряжения специально создаются путем их дробеструйной обработки, прокатки или изгиба для улучшения несущей способности [138, 139]. Используются также процессы поверхностного сжатия стеклопластиков для увеличения прочности изделий [138]. Создание отрицательных внутренних напряжений в поверхностном слое улучшает прочность на изгиб. Однако в большинстве случаев внутренние напряжения ухудшают прочность и другие свойства блочных материалов, вызывают их коробление при шлифовании и дальнейшей механической обработке [140—145]. В стеклах внутренние напряжения возникают в результате незавершенности релаксационных процессов, связанной с неравномерным их охлаждением. В термопластах отрицательные внутренние напряжения до некоторой оптимальной величины способствуют увеличению прочности изделий на изгиб. Однако, начиная с некоторого критического значения, они вызывают растрескивание деталей. Отрицательное влияние они оказывают на долговечность материалов и изделий. В связи с этим и для блочных материалов большое значение имеет разработка физико-химических путей понижения внутренних напряжений до минимально возможного значения. [c.105]

При исследовании адгезионных свойств состава МК-1 для него были определены следующие показатели поверхностное натяжение, краевой угол смачивания, способность сохранять на поверхности металла непрерывный слой, работа адгезии. Измерение поверхностного натяжения производилось на границе с воздухом с помощью прибора Ребиндера [66], а измерение краевого угла смачивания - при помощи универсального проекционного аппарата с оптической скамьей по методу "лежащей капли" [71 ]. Работу адгезии вычисляли по уравнению Дюпре - Юнга [71 ] [c.47]

Для исследования состава поверхностных слоев, определения функциональных групп на поверхности, межатомных и межмоле-кулярных связей широко используются традиционные оптические методы спектроскопия (инфракрасная, ультрафиолетовая, комбинационного рассеяния), рентгенография, электронография и др. Их применение для таких исследований отличается специфическими способами приготовления испытуемых образцов, поскольку информация должна поступать из очень тонкой области системы, тол-щиной порядка нескольких моноатомных или мономолекулярных слоев. Названные методы исследования достаточно подробно из лагаются в курсах физики и физической химии. [c.246]

Среди других оптических методов исследования применяются, хотя и редко, визуальные микроскопические методы, например для изучения флоккуляции и адгезии коллоидных частиц [33]. Мономолекул яр ные слои можно наблюдать непосредственно методом фазового контраста [34] и при помощи электронного микроскопа. Результаты, полученные в последнем случае, показывают, что мыло адсорбируется на стекле в виде островков , состоящих из ориентированных моно- и полислоев [35]. Метод дифракции рентгеновских лучей был применен для установления фазовых различий между наружными и внутренними слоями полимолекулярных пленок стронциевого мыла, осажденных по методу Лэнгмюра. Установлено, что изменения в их кристаллической структуре возникают лишь после нанесения около 100 слоев [36]. Для измерения толщины адсорбционных слоев жирных кислот на слюде успешно применялись интерференционные методы [37], а для оценки толщины и структуры адсорбционных слоев и в других случаях—эллиптичность светового пучка, отраженного от покрытых ими поверхностей [38]. Поверхностные слои на порошкообразных подкладках изучались при помощи специальной методики инфракрасной спектроскопии, для чего исследуемый порошок смеши- [c.292]

Оптические методы принадлежат к самым распространенным методам исследования состава и структуры веществ и материалов. В коллоидной. химии исследуют состав и структуру не только (нлн пе столько) отдельных фаз, но и в первую очередь межфазных поверхностных слоев и структуры дисперсных систем определяю дисперсность системы (площадь поверхности), форму н строа ние элементов структуры (отдельных частиц), пористость, про< филь поверхности, толщину слоев, их состав и природу сил [c.245]

Л. Н. Теренин и его ученики успешно применяют оптические методы для решения многих проблем катализа. А. Н. Фрумкин разработал совершенный электрохимический метод изучения адсорбции газов и структуры поверхности металлов. А. В. Фрост, Д. П. Добычин, П. Д. Данков и др. для изучения механизма реакции гидрогенизации этилена пользовались измерением электропроводности катализатора во время реакции. О. И. Лейпунский и А. В. Ривдель исполъзовали изменение разности контактных потенциалов для выяснения природы активированной адсорбции. Для изучения ориентации молекул в адсорбционном слое на твердых контактах А, X. Борк воспользовался точными кинетическими исследованиями. С. 3. Рогинский и И. Е. Брежнева для изучения поверхности твердых контактов и происходящих на них процессов воспользовались омечеными атомами, применяя искусственные радиоактивные изотопы. Рентгенографическое исследование влияния параметров решетки и размеров первичных кристаллов на активность и избирательность действия катализаторов, а также рентгеновский анализ промышленных катализаторов проводили А. М. Рубинштейн, Г. С. Жданов, В. П. Котов и Г. Д. Любарский. Исследование поверхностных слоев методом дифракции быстрых электронов в течение нескольких лет ведет 3. Г. Пинскер. Электронномикроскопические исследования катализаторов проводят А. Б. Шехтер, С. 3, Рогинский и др. В последние годы для изучения катализаторов начали применять термический анализ. [c.11]

При добавлении к сорбенту, насыщенному адсорбированным полимером,дополнительной порции чистого сорбента, наблюдается существенное увеличение степени св5цывания сегментов р, определенной методом ЯМР. Эю свидетельствует об образовании мостиков между различными частицами сорбента, связанными макромолекулой, одновременно адсорбированной на двух частицах, что существенно для понимания механизма взаимодействия дисперсных частиц при введении в дисперсную систему полимерных молекул. Этот эффект, как предполагают авторы, связан с тем, что часть сегментов, первоначально входящих в петлю, превращается в адсорбированную последовательность сегментов в результате адсорбции на незанятой поверхности добавленных частиц. Образование мостика означает, что часть молекул переходит с насыщенной адсорбционно частицы на ненасыщенную, что приводит к росту р. Применение метода ЭПР при исследовании влияния растворителя на конформацию адсорбированной молекулы показало, что ухудшение термодинамического качества растворителя способствует увеличению доли сегментов в последовательностях сегментов, связанных поверхностью. Мы здесь остановимся на вопросах оценки толщины адсорбционного слоя, поскольку эта величина будет очень существенна при дальнейшем обсуждении свойств поверхностных слоев, играющих определяющую роль в свойствах полимерных композитов. Экспериментально профиль концентрации полимера на поверхности раздела твердое тело—раствор может быть оценен оптическим и рентгеновскими методами. В работе [80] содержится обзор данных, полученных этим методом для различных полимеров. Типичные значения толщин определяемых областей 10 — 1000 нм. Информация в виде функции распределения полимера в адсорбционном слое в области его толщин до 6 < 10 нм может быть получена с помощью метода тушения флуоресценции [81]. [c.31]

На поверхности покрытия, как и на границе раздела с древесиной, обнаруживаются значительные внутренние напряжения противоположного знака. Напряжения, измеренные поперек волокон, значительно больше напряжений вдоль волокон, что обнаружено также при исследовании напряжений оптическим методом [79]. Особенно значительные внутренние напряжения возникают в поверхностном слое покрытий после его облагораживания путем шлифования и полирования с целью придания зеркального блеска. Эти результаты совпадают с данными, полученными при применении поляризационно-оптического метода, из которых следует, что после полирования напряжения в покрытиях, подвергнутых обработке, возрастают в 3 раза по сравнению с напряжениями в необлагороженных полиэфирных покрытиях. Недостатком данного метода является его сложность, что ограничивает применение этого метода. [c.54]

Для исследования поверхностного окисления полибутадиена при 30 °С Кёниг [157] использовал вычитание оптической плотности. Его результаты показаны на рис. 5.28. Изменение соотношения цис-и /иранс-ненасыщенности зафиксировано только через 10 ч (3000 и 975 см . Частичное окисление (образование С—О) подтверждается полосой 1065 см" . В процессе более длительной обработки окисление приводит к появлению групп ОН (3300 см" ) и 0=0 (1700, 1720 и 1770 см ). Аналогично исследовалось радиационное разрушение полиэтилена [250]. Старение тройного сополимера из акрилонитрила бутадиена и стирола под действием подобных условий также исследовали методом ИК-спектроскопии [66]. Метод НПВО был применен для изучения разложения поликарбоната под действием УФ-излучения распределение продуктов реакции по глубине устанавливали последовательным удалением слоев полимера [99]. Тот же метод использовался и при исследовании деструкции эластомеров под действием озона [7]. [c.207]

От геометрической поверхности переходят к истинной или адсорбционной поверхности, умножая ее на фактор шероховатости , величину которого принимают равной единице для поверхности жидкости и близкой к единице для непористых порошков [401 (см. подраздел В данного раздела — определение пористости). Однако неясно, какой величиной этого множителя нужно пользоваться для массивных металлов. Часто пользовались дробными множителями между 1 и 2, однако Ридил, Боуден и их сотрудники [41] показали, что для протянутых или подвергавшихся электрополировке металлов этот множитель равен 3 или большей величине, которая может достигать 13 для свежеотполированного никеля. В принципе подробные сведения о шероховатости поверхности можно получить при помощи многолучевой интерферометрии [42] или электронномикроскопического изучения методом оттенения. В ин-терферометрическом методе поверхность помещают вблизи оптически гладкой поверхности кварца таким образом, чтобы образовался тонкий клин, который дает интерференционные полосы (получаемые при отражении или пропускании), смещаемые неправильностями поверхности. Если исследуемая поверхность и плоскость покрыты тонким однородным слоем серебра, нанесенным на них испарением, то картина интерференционных полос, образуемых многократным отражением, становится более ясной. Топография поверхности может быть получена контурнрованием через интервалы по 30. В методе оттенения проекции выступов или впадин проявляются после того, как их склоны или ступени покроют атомами золота из молекулярного пучка, направленного под косым углом к поверхности. Подобного рода исследования проводились для того, чтобы детально проследить изменения, происходящие при росте кристаллов и образовании пленок металлов, а определение таким способом фактора шероховатости едва ли целесообразно. С другой стороны, подробные сведения о топографии поверхности монокристаллов, вероятно, важны для отнесения активности их граней за счет поверхностных дислокаций, выступов, изломов и т. п. [c.168]

Спектроскопические методы, как известно, давно и с успехом применяются при исследовании гомогенных химических реакций. Использование таких методов при изучении гетерогенных процессов пока гораздо менее распространено, несмотря на несомненную ценность спектроскопической информации. Имеющиеся сведения относятся главным образом к границе раздела твердое тело — газ существует уже довольно обширная литература, посвященная ИК-спектрам адсорбированных на этой границе молекул [1]. Что касается границы электрод — раствор, то до недавнего времени собственно спектроскопическая информация об этой границе практически полностью отсутствовала. Причина этого заключается в очевидной трудности получения оптических спектров молекул, находящихся на поверхности непрозрачного твердого тела в слое толщиной в единицы ангстрем, где происходит специфическая для электрохимии стадия электродного процесса. Вместе с тем, именно эта стадия нуждается в детальном спектроскопическом исследовании, так как происходит в условиях, сильно отличающихся от условий протекания гомогенной химической реакции (наличие внещнего электрического поля, влияние адсорбции, отличия поверхностной структуры растворителя от объемной и т. п.). Эти отличия не позволяют уверенно использовать при изучении электродных реакций спектроскопическую информацию о сходных гомогенных реакциях. Химические стадии электродного процесса, протекающие в растворе, в принципе можно исследовать спектрофотометрически, но и здесь существуют трудности, так как все еще слишком малы толщины зоны [c.85]

Первый из этих методов служит для определения толщины поверхностных пленок на стекле, подвергавшемся воздействию воды или растворов кислот. Поверхность стекла при наличии на ней слоя с иным показателем преломления при отражении превращает прямолинейно поляризованный свет в эллиптически поляризованный. Измеряя эллиптическую поляризацию отраженного света с помощью поляризационного спектрометра, можно рассчитать оптическую толщину пленок. Если величина пленки не превышает 0.1 доли световой волны, толшд1ну ее можно рассчитать по формуле Друде—Гроссмюлера, при больших величинах пользуются более точными данными. Метод эллиптической поляризации обычно применяется для исследования оптических стекол. [c.54]