Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

електрон

   
 

... графія метод вивчення структури речовини, заснований на розсіюванні прискорених електронів досліджуваним зразком. Застосовується для вивчення атомної структури кристалів, аморфних тіл і рідин, молекул в газах і парах. Фізична основа Е. - дифракція електронів (див. Дифракція часток и ); при проходженні через речовина електрони, що володіють хвильовими властивостями (див. ), Корпускулярно-хвильовий дуалізм ), взаємодіють з атомами, в результаті чого утворюються окремі дифраговані пучки. Інтенсивності і просторовий розподіл цих пучків знаходяться в строгій відповідності з атомною структурою зразка, розмірами та орієнтацією окремих кристаликів та іншими структурними параметрами. Розсіювання електронів в речовині визначається електростатичним потенціалом атомів, максимуми якого в кристалі відповідають положенням атомних ядер. електронографічеським дослідження проводяться в спеціальних приладах - Електронограф електронних мікроскопах

; в умовах вакууму в них електрони прискорюються електричним полем, фокусуються у вузький светосильний пучок, а утворюються після проходження через зразок пучки або фотографуються (електронограми), або реєструються фотоелектричним пристроєм. Залежно від величини електричної напруги, що прискорює електрони, розрізняють дифракцію швидких електронів (напруга від 30-50 кев и до 1000 кев і більше) і дифракцію повільних електронів (напруга від декількох до сотень Е. належить до дифракційним структурним методам (поряд з рентгенівським структурним аналізом в нейтронографія в).

) і володіє низкою особливостей. Завдяки незрівнянно більш сильному взаємодії електронів з речовиною, а також можливості створення светосильного пучка в електронографі, експозиція для отримання електронограмм зазвичай становить близько секунди, що дозволяє досліджувати структурні перетворення, кристалізацію і т. д. З іншого боку, сильна взаємодія електронів з речовиною обмежує допустиму товщину просвічувати зразків десятими частками мкм и (при напрузі 1000-2000 кев максимальна товщина кілька мкм дозволила вивчати атомні структури величезного числа речовин, існуючих лише в дрібнокристалічному стані. Вона володіє також перевагою перед рентгенівським структурним аналізом у визначенні положення легких атомів у присутності важких (методам нейтронографії доступні такі дослідження, але лише для кристалів значно більших розмірів, ніж для досліджуваних в Е.). Вид одержуваних електронограмм залежить від характеру досліджуваних об'єктів. Електронограмми від плівок, що складаються з кристаликів з досить точної взаємної орієнтацією або тонких монокристалічних пластинок, утворені точками або плямами (рефлексами) з правильним взаємним розташуванням. При частковій орієнтації кристаликів в плівках за певним законом ( текстури ).

Э.) виходять відображення у вигляді дуг (

рис. 1 ). Електронограмми від зразків, що складаються з безладно розташованих кристаликів, утворені аналогічно дебаєграм рівномірно зачорненими колами, а при зйомці на рухому фотопластинку (кінематична зйомка) - паралельними лініями. Перераховані типи електронограмм виходять в результаті пружного, переважно однократного, розсіяння (без обміну енергією з кристалом). При багаторазовому неупругом розсіянні виникають вторинні дифракційні картини від дифрагованих пучків ( рис. 2 ). Подібні електронограми називаються Кікучі-електронограмі (по імені отримав їх вперше японського фізика). Електронограмми від молекул газу містять невелике число дифузних ореолів. В основі визначення елементарної комірки кристалічної структури та її симетрії лежить вимірювання розташування рефлексів на електронограммах. межплоскостним відстань в кристалі визначається зі співвідношення: l /

r, d де

d = L L - відстань від рассеивающего зразка до фотопластинки, l - дебройлевская довжина хвилі електрона, обумовлена ??його енергією,

r - відстань від рефлексу до центральної плями, створюваного нерозсіяних електронами. Методи розрахунку атомної структури кристалів в Е. аналогічні вживаним в рентгенівському структурному аналізі (змінюються лише деякі коефіцієнти). Вимірювання інтенсивностей рефлексів дозволяє визначити структурні амплітуди | F hkl |. Розподіл електростатичного потенціалу j ( x, у, z ) кристала представляється у вигляді ряду Фур'є: (h, k, l - міллеровськие індекси , W - обсяг елементарної комірки). Максимальні значення j (

x, у, z ) відповідають положенням атомів всередині елементарної комірки кристала ( рис. 3 ). Таким чином, розрахунок значень j ( x, у, z який зазвичай здійснюється ЕОМ, дозволяє встановити координати х, у, атомів, відстані між ними і т. п. ), Методами Е. були визначені багато невідомі атомні структури, уточнені і доповнені рентгеноструктурні дані для великого числа речовин, у тому числі безліч ланцюгових і циклічних вуглеводнів, в яких вперше були локалізовані атоми водню, молекули нітрилів перехідних металів (Fe, Cr, Ni, W), великий клас окислів ніобію, ванадію і танталу з локалізацією атомів N і О відповідно, а також 2 - і 3-компонентних напівпровідникових сполук, глинистих мінералів і шаруватих структур. За допомогою Е. можна також вивчати будову дефектних структур. У комплексі з електронною мікроскопією Е. дозволяє вивчати ступінь досконалості структури тонких кристалічних плівок, що використовуються в різних галузях сучасної техніки. Для процесів епітаксії z істотним є контроль ступеня досконалості поверхні підкладки до нанесення плівок, який виконується за допомогою Кікучі-електронограмм: навіть незначні порушення її структури приводять до розмиття Кікучі-ліній.

На електронограммах, одержуваних від газів, немає чітких рефлексів (т. к. об'єкт не володіє строго періодичною структурою) та їх інтерпретація здійснюється ін методами. Інтенсивність кожної точки цих електронограмм визначається як молекулою в цілому, так і входять до неї атомами. Для структурних досліджень важлива молекулярна складова, атомну ж складову розглядають як фон і вимірюють відношення молекулярної інтенсивності до загальної інтенсивності в кожній точці електронограми. Ці дані дозволяють визначати структури молекул з числом атомів до 10-20, а також характер їх теплових коливань в широкому інтервалі температур. Таким шляхом вивчено будову багатьох органічних молекул, структури молекул галогенідів, оксидів та інших сполук. Аналогічним методом проводять аналіз атомної структури ближнього порядку (див. Далекий порядок і ближній порядок

) в аморфних тілах, стеклах і рідинах.

При використанні повільних електронів їх дифракція супроводжується ефектом Оже та іншими явищами, що виникають внаслідок сильної взаємодії повільних електронів з атомами. Недостатній розвиток теорії і складність експерименту ускладнюють однозначну інтерпретацію дифракційних картин. Застосування цього методу доцільно у поєднанні з мас-і Оже-спектроскопією для дослідження атомної структури адсорбованих шарів, наприклад газів, і поверхонь кристалів на глибину декількох атомних шарів (на 10-30 ). Ці дослідження дозволяють вивчати явища адсорбції, самі початкові стадії кристалізації і т. д. Літ.:

Пинскер З. Г., Дифракція електронів, М. - Л., 1949; Вайнштейн Б. К., Структурна електронографія, М., 1956; Звягін Б. Б., Електронографія і структурна кристалографія глинистих мінералів, М., 1964. З. Г. Пинскер.


Лит.: Пинскер З. Г., Дифракция электронов, М. - Л., 1949; Вайнштейн Б. К., Структурная электронография, М., 1956; Звягин Б. Б., Электронография и структурная кристаллография глинистых минералов, М., 1964.

© З. Г. Пинскер.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua