Кристаллы и дифракция электронов

Электронографический метод исследования подобен рентгенографическому. Он основан на дифракции электронов кристаллами. Важная особенность электронографии по сравнению с рентгенографией заключается в более сильном (на несколько порядков) взаимодействии электрона с веществом и малостью длины электронной волны, что позволяет исследовать на просвет структуру частиц размером 1 ч- 100 нм, т. е. коллоидной степени дисперсности. Электронографический метод был успешно использован при исследовании структуры многих коллоидных частиц, изучении поверхностных пленок, тонких адсорбционных слоев. [c.396]

За рассеяние рентгеновских лучей, попадающих в кристалл, ответственны электроны атомов кристалла. Интенсивность дифракционных максимумов рассеяния определяется плотностью электронов в атомах тех кристаллических плоскостей, от которых происходит рассеяние. Расшифровывая картину дифракционных максимумов, кристаллографы устанавливают расстояние между плоскостями кристалла, степень их заполнения атомами, размеры элементарной ячейки и получают полное представление о структуре кристалла. Дифракция рентгеновских лучей позволяет исследовать не только такие кристаллические вещества, как различные соли, но также широко используется для установления областей кристалличности в полимерах, например в резине (растянутая резина более кристаллична, чем нерастянутая). Исследование с помощью дифракции рентгеновских лучей белков и других биохимически важных веществ принесло огромную пользу при установлении их строения. Классическим примером возможностей рентгеноструктурного метода является расшифровка с его помощью строения столь сложного вещества, как дезоксирибонуклеиновая кислота (см. гл. 28). [c.176]

Для исследования структуры кристаллов применяют также метод, основанный на дифракции медленных нейтронов. Рассеяние их потока происходит в результате взаимодействия с ядрами микрочастиц, образующих кристалл. Поэтому положение последних в кристаллической структуре можно определить с большой точностью вплоть до 0,0001 нм. Метод применим лишь для изучения структуры веществ, атомы которых обладают малым сечением захвата нейтронов. Известен также метод изучения структуры кристаллов, основанный на дифракции электронов. Исследуемый образец готовят в форме тончайшей пленки толщиной 10—100 нм и помещают в специальную вакуумную камеру. Точность определения положения микрочастиц в кристалле составляет порядка 0,003 нм. Методы, основанные на дифракции нейтронов и электронов, определяют положение атомных ядер в кристаллической структуре и не подвержены влиянию поляризуемости связей. Поэтому они позволяют более точно рассчитать постоянные кристаллических решеток в сравнении с величинами, определенными из рентгенограмм вещества. [c.92]

Электронография. Этот> метод основан на явлении дифракции электронов на молекулах (и кристаллах), При встрече пучка электронов, характеризующихся длиной волны де Бройля X, с препятствием, имеющим размеры того же порядка, что и Л, возникает дифракция, соответствующая этой длине волны. [c.66]

Для исследования структуры кристаллов применяют также электронографию. Поскольку электроны задерживаются веществом значительно сильнее, чем рентгеновские лучи, при электронографическом изучении твердых тел исследуют прохождение электронов через очень тонкие слои вещества, или изучают дифракцию электронов при отражении их от поверхности. Последний метод ценен тем, что он дает возможность определять структуру тонких поверхностных слоев, например покрывающих металлы пленок оксидов, нитридов и других соединений. [c.154]

Близко к этому методу (рентгенографии) стоит метод дифракции электронов (электронография). Волновая механика показывает, что при действии пучка электронов на поверхность кристалла возникают те же дифракционные эффекты, что и при действии рентгеновских лучей. Определение структуры кристаллов и молекул методом дифракции электронов привело к результатам, полностью совпадающим с результатами, получаемыми с помощью рентгенографии, В последние годы с этой же целью стали применяться и нейтроны (нейтронография), что дало возможность определять положение и водородного атома, чего не удавалось достигнуть методами рентгенографии и электронографии. [c.123]

П. Д. Данков [22] при изучении строения поверхностного слоя катализаторов методом дифракции электронов указал, что теория активных центров Тейлора неверна. По П. Д. Данкову, это можно доказать рассмотрением схемы кристаллической решетки (рис. 20), кубики которой представляют элементарные частицы. Внутри кристалла частицы скомпенсированы шестью соседями по числу граней куба. Частицы на поверхности связаны с пяти сторон и обладают лишь одной свободной связью. Аналогично частица 1, связанная одной связью с поверхностью, хотя и имеет пять свободных связей, но может реагировать с другой частичкой лишь одной плоскостью. Частицы 2 ц 3 могут связывать другие частицы соответственно двумя и тремя плоскостями. [c.112]

ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ — метод исследования вещества, основанный на дифракции электронов. Э. применяется при исследовании кристаллов, поверхностей различных тел, строения молекул и др. Исследования проводятся иа приборе — электронографе. [c.290]

За последние годы для определения структуры кристаллов и молекул сравнительно широко применяется метод дифракции электронов (электронография). Метод заключается в том, что при действии пучка электронов на поверхность кристалла возникают те же дифракционные эффекты, что и при действии рентгеновских лучей. [c.59]

Существенная особенность электронографического метода состоит в том, что в дифракции электронов принимают участие лишь поверхностные слои кристаллов, так как электроны даже в тонких слоях твердых тел сильно поглощаются. Поэтому электронография применяется главным образом для исследования тонких поверхностных слоев. [c.59]

Это следствие теории вскоре нашло прямое экспериментальное подтверждение оказалось, что направленный на кристалл пучок электронов испытывает дифракцию подобно рентгеновским лучам. Немного позднее то же самое было установлено для атомов водорода и гелия. Так как дифракция является характерным свойством волн, приведенные результаты убедительно подтверждают правильность рассматриваемых представлений. [c.85]

Сильные электрические поля, применяемые в источнике пучка электронов ( электронной пушке ), ускоряют электроны до скоростей, соответствующих значениям Хм 10 —10" см. Подстановка этих значений в формулу (IV. 2) показывает, что разрешающая способность позволяет наблюдать отдельные молекулы и, в принципе, безгранична. Рис. 5 и 6 (см. также рис. 111, стр. 283) показывают изображения макромолекулы и порядка расположения атомов в кристалле. Последний снимок получен не в проходящем пучке, а методом дифракции электронов на кристаллической решетке. [c.42]

Строение многих соединений было установлено также методами дифракции электронов и дифракции рентгеновских лучей. В дальнейших разделах книги описано атомное строение многих веществ, установленное этими методами. В приложении IV описан метод дифракции рентгеновских лучей, применяемый для определения структуры кристаллов. [c.31]

Дефекты кристаллической решетки — это нарушения периодичности строения кристалла, т. е. нарушение периодичности пространственного расположения атомов в зоне дефекта. Эти дефекты на электронно-микроскопическом изображении видны в результате явления дифракционного контраста. Различная дифракция электронов ка дефектном и недефектном участках кристалла (более сильная или менее сильная) приводит к разной освещенности соответствующих его зон и, как следствие этого, к появлению контраста. Характер контраста зависит не только от природы дефек- [c.156]

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]

Межатомные расстояния (длины связей) в молекулах и кристаллах можно определить методами спектроскопии (включая микроволновую спектроскопию), рентгеноструктурного анализа, методами дифракции электронов и нейтронов, методом ядерного магнитного резонанса. Описание этих методов выходит за рамки данной книги. За последние сорок лет были определены длины связей для многих сотен веществ, и полученные значения оказались весьма полезными при рассмотрении электронных структур молекул и кристаллов. [c.163]

Молекулярная биология изучает биологические структуры и их функции на молекулярном и атомном уровне. Как научное направление молекулярная биология начала развиваться в период 1930—1940 гг., когда были достигнуты успехи в понимании тонкой структуры и свойств небольших молекул благодаря применению спектральных и магнитных методов, в первую очередь дифракции рентгеновских лучей на кристаллах (рентгеноструктурный анализ) и дифракции электронов молекулами газа этим успехам способствовал и прогресс в теории, связанный с появлением квантовой механики. Первые рентгенограммы фибриллярных белков и целлюлозы были получены в 1918 г., кристаллов глобулярных белков —в 1934 г. но только много лет спустя удалось полностью расшифровать строение белковых молекул. [c.428]

Предположение де Бройля в 1927 году получило экспериментальное подтверждение. Американские физики Девисон и Джермер наблюдали дифракцию электронов на кристаллах хлорида натрия. [c.26]

Открытие позитрона в космических лучах Открытие космических лучей Открытие дифракции электронов кристаллах [c.778]

Электронная микроскопия—метод исследования тонкой структуры вещества (частица размером 10 —10— с,м), основанный на применении электронного микроскопа. Электронография — метод исследования строения вещества, основанный на дифракции электрона. Применяется прп исследовании кристаллов, поверхностей различных тел, строения молекул и др. Исследование проводится на приборе электронографе. [c.157]

Межъядерные расстояния известны пз независимых источников, например из оны тов но дифракции электронов и в особенности по отражению электронов от кристалла. [c.410]

Вскоре после 1920 г. был сделан следующий важный шаг в познании микромира было установлено, что не только световые кванты (фотоны), но и любые микрочастицы, в том числе электроны, обладают двойственной природой - частицы как таковой и волны. В частности, удалось обнаружить дифракцию электронов на периодической решетке кристаллов и на молекулах газов. Частице с массой покоя т, движущейся со скоростью и, соответствует длина волны 1., которая может быть найдена из уравнения де Бройля [c.25]

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]

Предположение де Бройля в дальнейшем подтвердилось — была обнаружена дифракция электронов. При прохождении пучка электронов через дифракционную решетку на фотопластинке наблюдается такая же дифракционная картина, как и при прохождении излучения с длиной волны, равной значению "к, вычисленному по уравнению (1.23). Е> качестве дифракционной решетки использовали кристаллы металлов (атомы в кристаллах расположены в правильном поряд Ге, образуя естественную дифракционную решетку). Впервые оп Бгты, обнаружившие дифракцию электронов, были проведены в 1927г. Девиссоном и Джермером (США), [c.17]

Фазовый состав катализаторов. Для общего фазового анализа катализаторов используются в основном два метода — рентгенография и дифракция электронов (электронография), хотя для некоторых специальных задач могут применяться и другие физические методы — магнитной восприимчивости, термография, ЭПР, различные виды спектроскопии. Практически наиболее широко применяется рентгенография, основанная иа дифракции характеристического рентгеновского излучения на поликристаллических образцах. Каждая фаза имеет свою кристаллическую решетку и, следовательно, дает вполне определенную дифракционную картину. На дебаеграмме каждой фазе соответствует определенная серия линий. Расположение линий на дебаеграмме определяется межплоскостными расстояниями кристалла, а их относительная интенсивность эависит от расположения атомов в элементарной ячейке. Межплоскостные расстояния d вычисляются по уравнению Брэгга—Вульфа [c.379]

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]

Для изучения фазового состава поверхностного слоя катализаторов пользуются методом электронографии [27], так как глубина проникновения электронных лучей гораздо меньше рентгеновских и составляет величину порядка десятков и сотен ангстрем. Этот метод является также полезным при исследовании процесса образования новых фаз, когда количество новой фазы незначительно и кристаллы имеют малые размеры. В этом случае интенсивность рентгеновских рефлексов ничтожно мала и они теряются на фоне рентгенограммы, в то время как электронограмма дает отчетливую картину. Определение фазового состава поликристаллических веществ методом дифракции электронов обычно проводится по их межплоскостным расстояниям, рассчитываемым в свою очередь по формуле Брэгга—Вульфа. Точность определения межплоскостных расстояний по электро-нограммам значительно меньше, чем рентгеновским методом. [c.381]

С помощью электронографического анализа можно в принципе решать те же задачи, что и рентгенографическим анализом исследование кристаллической структуры, проведение фазового анализа, определение межплоскостных расстояний и периодов решетки, определение текстуры и ориентировки кристаллов и т. д. Однако особенности волновых свойств пучка электронов обусловливают и определенную специфику их использования, а также преимущества и недостатки по сравнению с рентгенографическим методом исследования кристаллов. Преимущество электронограмм заключается прежде всего в том, что в связи с малой длиной волны и сильным взаимодействием электронов с веществом этим методом можно получить резкие и интенсивные рефлексы при меньших размерах кристаллов и-меньшем количестве вещества, чем при рентгенографическом анализе, В рентгенографии, например, расширение линий начинается при р.эзмере частиц 500—900 А, а в электронографии оно становится заметным лишь при размерах 20—30 А. Интенсивность электронного луча гораздо больше, а необходимая экспозиция гораздо меньше, чем рентгеновских лучей, что дает существенные методические преимущества. Интенсивность отражений при дифракции электронов обычно настолько велика, что позволяет визуально на флюоресцирующем экране наблюдать дифракционную картину. Указанные особенности электронографии делают ее особенно ценной, например, при исследовании зародышей новых фаз. Электронография может использоваться также при изучении положений легких атомов в кристаллической решетке, хотя для этого более пригодна нейтронография, [c.105]

Отмеченные обстоятельства требуют более глубокого, чем ранее, ознакомления студентов-химикрв с вопросами строения вещества на первом курсе вузов. С этой целью написана данная книга. В ней изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и природе химической связи рассмотрены некоторые методы исследования структуры. При изложении методов структурного исследования основное внимание уделено газовой электронографии. Это сделано по двум причинам. Во-первых, электронография, использующая дифракцию электронов, на наш взгляд, является наиболее яркой иллюстрацией представления о волновых свойствах материальных частиц, лежащего в основе квантовой механики. Во-вторых, [c.3]

В качестве дифракционной решетки использовались кристаллы металлов. Атомы в кристаллах расположены в правильном порядке, образуя естественную дифракционную решетку. Впервые такие опыты были произведены в 1927 г. Девиссоном и Джермером (США) в том же 1927 г. дифракцию электронов наблюдали Дж. П. Томсон (Англия) и П. С. Тартаковский (СССР). [c.25]

Дальнейшее развитие представлений о строении энергетических. зон в твердых телах основано на рассмотрении процессов дифракции электронов. Свободно перемещающиеся валеатные электроны в металле могут в определенных условиях дифрагировать на периодической решетке атомов илн иопов в кристалле. Основной закон дифракции—это закон Брэгга (разд. 5.2.2.2). Он связывает длины волн любой природы (для электронов см. разд. 3.2.1.4, для рентгеновских лучей — 3.2,1 и 5.2, для иептро-нок — 3.2.1.5) с межплоскостными расстояниями d и углами дифракции 6 [уравнение (5.3)] [c.68]

Цель книги — показать, как по картине рассеяния рентгеновского излучения, электронов и нейтронов определяется молекулярная структура веществ от простейших по составу до сложных биологических объектов обобщить результаты исследований строения молекул, структуры различных типов индивидуальных жидкостей, металлических расплавов, растворов электролитов и неэлектролитов, жидких кристаллов н аморфных веществ изложить теорию рассеяния рентгеновского излучения иод обычными и малыми углами, дифракции электронов и нейтронов, методику и технику эксперимепта, общие представления о природе химических связей и сил межмолекулярного взаимодействия. В основу книги положены лекционные курсы, читаемые для студентов Киевского ордена Ленина государственного университета имени Т. Г. Шевченко, специализирующихся по молекулярной физике, а также написанное автором учебное пособие Структурный анализ жидкостей (1971). [c.3]

В 1927 г. это уравнение было проверено Девиссоном и Джермером в опытах, в которых впервые была обнаружена дифракция электронов при прохождении их через кристаллы металлов, подобная дифракции рентгеновых лучей. В более поздних опытах была обнаружена дифракция а-частиц, нейтронов и других частиц. В настоящее время дифракцией электронов широко пользуются для исследования строения вещества. [c.64]

Дифракция электронов четко обнаруживается, если для них дебройлевская длина волны соизмерима с межатомным расстоянием в кристалле, служащим дифракционной решеткой, т. е. имеет порядок 0,1 нм. Чему равна длина волны де Бройля для электрона, движущегося а) со скоростью 7,2-10 км/с и б) со скоростью, в 100 раз меньшей скорости света Дадут ли эти электроны дифракционную картину Ответ а) 0,101 нм, да б) 0,242 нм, нет, [c.81]

Корпускулярные и волновые свойства частиц. В 1924 г. де Бройль предположил, что двойственная корпускулярноволновая природа свойственна не только фотонам, но и любым другим материальным телам. Он считал, что движение любой частицы можно рассматривать как волновой процесс. Аналогично свсту, для него должно быть справедливо соотношение X = h/mv, где т — масса частицы V — ее скорость. Эти волны для материальных частиц получили название волн де Бройля. Предположение де Бройля подтверждено на опыте. В 1927 г. Девиссон и Джермер в США, а в СССР П. С. Тартаковский наблюдали дифракцию электронов, используя в качестве дифракционной решетки кристалл или пластинку хлорида натрия. В настоящее время дифрак[ ия электронов и нейтронов является важным инструментом экспериментального исследования. [c.52]

Интерпретация карт электронной плотности молекулы значительно облегчается при знании аминокислотной последовательности. Однако далеко не каждый Б. удается получить в кристаллич. состоянии. Необходимое условие кристаллизации-сохранение нативной конформации, к-рая часто реализуется лишь в условиях, приближенных к физиологическим. В частности. Б., входящие в состав нуклео-протеидных комплексов (рибосома, вирусы хорошо кристаллизуются только в составе таких комплексоа С помощью обычного рентгеновского излучения проводить анализ таких гигантских образований сложно. В этих случаях используют синхротронное рентгеновское излучение, интенсивность к-рого может быть на два порядка выше. Вследствие этого резко сокращается время эксперимента по регистрации дифракц. отражений, а также снижается кол-во исследуемого в-ва. Ряд мембранных Б. кристаллизуется в условиях нативного липидного окружения с образованием т. наз. двухмерных кристаллов, представляющих из себя регулярно упакованные молекулы Б. в бислойной липидной мембране. При изучении двухмерных кристаллов используют электронную микроскопию и электронографию. [c.252]

Электронография как метод изучения структуры кристаллов имеет след, особенности 1) взаимод. в-ва с электронами намного сильнее, чем с рентгеновскими лучами, поэтому дифракция происходит в тонких слоях в-ва толщиной 1-100 нм, 2) /з зависит от атомного номера слабее, чем /р, что позволяет проще определять положение легких атомов в присут. тяжелых 3) благодаря тому что длина волны обычно используемых быстрых электронов с энергией 50-100 кэВ составляет ок. 5-10 им, геом. интерпретация электронограмм существенно проще. Структурная электронография широко применяется для исследования тонкодисперсных объектов, а также для изучения разного рода текстур (глинистые минералы, пленки полупроводников и т. п.). Дифракция электронов низких энергий (10-300 эВ, X 0,1-0,4 нм)-эффективный метод исследования пов-стей кристаллов расположения атомов, характера их тепловых колебаний и т. д. Электронная микроскопия восстанавливает изображение объекта по дифракц. картине и позволяет изучать структуру кристаллов с разрешением 0,2-0,5 нм. [c.99]

ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ, метод исследования атомной структуры в-ва, гл. обр. кристаллов, основагшый на дифракции электронов (см. Дифракционные методы). Существует неск. вариантов метода. Основным является Э. на просвет, при этом используют дифракцию электронов высоких энергий (50-300 кэВ, что соответствует длине волны ок. 5 10 нм). [c.451]

При изучении массивных образцов используют дифракцию электронов на отражение, когда издающий пучок как бы скользит по пов-сги образца, проникая на глубину 5-50 нм. Дифракц. картина в этом случае отражает структуру пов-сти. При этом можно изучать явления адсорбции посторонних атомов, эпитаксию, процессы окисления и т. п. Если кристалл обладает атомной сфуктурой, близкой к вдеальной, и дифракция на просвет или на отражение происходит на гл>ёине 50 нм или более, то получается дифракционная картина с т. наз. линиями Кикучи, на основании к-рой можно делать выводы о совершенстве структуры. [c.451]

Значительный интерес представляют наращивание нитевидных кристаллов (усов или вискеров) на поверхности непрерывных углеродных волокон. Этот процесс предназначен для улучшения адгезии углеродных непрерывных волокон в композиционных материалах [41] и носит название вискеризация . Основная трудность вискеризации заключается в необходимости роста именно нитевидных кристаллов, а не покрытии волокна слоем пироуглерода. Оптические методы нагрева в связи с этим обладают определенными преимуществами. На рис. 20 и 21 показаны вискеризованные волокна. Диаметр исходного волокна равен 6 мкм. Дифракция электронов позволила установить, что, наряду с графитом, на углеродных волокнах выделяется карбин [421, а также неидентифицированные углеродные фазы. В табл. 1 приведены результаты расчета некоторых электронограмм. [c.48]

В. Эверсол использовал в основном порошок с размером частиц до 1 мкм и наращивал до 60% новой фазы. Дифракцией электронов было доказано, что структура наращенной новой фазы соответствует алмазу. Плотность алмаза наращенного на 21%, определенная методом флотации, оказалась равной 3,48 г/см , тогда как исходные кристаллы, очищенные прокаливанием в водороде, имели плотность 3,49 г/см , т. е. практически ту же. Содержание углерода -В наращенном алмазе составляло 99,4 + 0,40% против 99,6 + Чг 0,40% в исходном алмазе. [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология