Дифракция медленных электронов

Большой успех в исследованиях поверхности твердых тел достигнут в последнее десятилетие в результате разработки методов с применением приборов для измерения ее химической, геометрической, колебательной и электронной структуры. К ним следует отнести прежде всего метод дифракции медленных электронов (ДМЭ), который используется для идентификации периодической структуры поверхности определенной кристаллографической ориентации и известного химического состава. Глубина проникновения низкоэнергетических электронов в кристалл в методе ДМЭ составляет один — два периода решетки. Появление посторонних атомов на поверхности фиксируется с точностью 5—10% от монослоя [28, с. 83]. [c.33]

Атомная динамика П. Для характеристики тепловых колебаний поверхностных атомов на языке квази-частиц вводится понятие поверхностных фононов, отличающихся от объёмных фононов законом дисперсии (их частоты могут, напр., попадать в зоны, запрещённые для объёмных фононов см. Колебания кристаллической решётки). По температурной зависимости интенсивности рассеянных пучков при дифракции медленных электронов найдено, что среднеквадратичная амплитуда тепловых колебаний поверхностных атомов на границе твёрдое тело — вакуум примерно в 1,5—2 раза превышает объёмное значение. [c.654]

Дифракция медленных электронов [c.126]

Дифракция медленных электронов Растровая электронная микроскопия [c.162]

Отличия атомно-электронной структуры поверхностных слоев. Они могут проявляться во влиянии поверхностного пространственного заряда и дебаевского радиуса экранирования на величину и форму барьеров Пайерлса, а также, как показали данные по дифракции медленных электронов и эффекту Мессбауэра, в различии координационных чисел, параметров решетки, характера и типа межатомных связей и, как следствие этого, в различии динамических параметров кристаллической решетки вблизи поверхности и внутри кристалла (частоты и амплитуды колебаний атомов, температуры Дебая и др.). [c.27]

Работы, представленные в сборнике, выполнены на кафедре электроники твердого тела физического факультета ЛГУ. Они охватывают вопросы авто-и фотоэлектронной эмиссии, дифракции медленных электронов, электронной оптики и т, д. Рассматриваются также оптические и магнитные свойства твердых тел и некоторые вопросы теории. [c.128]

В последнее время оказалось возможным подтвердить структуру отдельных упорядоченных слоев инертных газов, адсорбированных на гомогенных плоскостях спайности графита, методом дифракции медленных электронов (см. 14.4.1). При давлении 10 тор ксенон [c.270]

Хемосорбционные пленки могут быть исследованы различными методами. Важнейшими из них являются инфракрасная спектроскопия, измерение контактных потенциалов и работы выхода электронов, электронная микроскопия, метод ионного проектора, а также дифракция медленных электронов. Если первые три метода дают только интегральные сведения о виде и толщине адсорбционных пленок, то два других обеспечивают прямое определение позиций атомов и тем самым дают сведения о структуре адсорбционных слоев. [c.361]

Преимущество этого метода по сравнению с автоэлектронной микроскопией или использованием ионного проектора состоит в том, что при дифракции медленных электронов не нужны сильные внешние электрические поля поэтому нет и деформации поверхности. Вместе с тем силы, которые удерживают адсорбированные атомы на поверхности, имеют величину не ниже напряженности поля. Поэтому результаты метода дифракции медленных электронов могут быть использованы для анализа нормального состояния поверхности. Кроме того, можно проследить кинетику процесса адсорбции в зависимости от давления остаточного газа и от температуры. [c.367]

Электроны, используемые в дифракционных экспериментах и в электронной микроскопии, имеют энергии в интервале 40 — 120 кэВ, хотя с появлением высоковольтных электронных микроскопов этот интервал должен быть увеличен до 1 МэВ и выше. Для электронов в области 10 — 200 эВ, используемых при дифракции медленных электронов, взаимодействие с веществом носит особый характер и требует специального рассмотрения. [c.86]

ДМЭ - дифракция медленных электронов [c.5]

Рис.4.10. Рефлексы при дифракции медленных электронов на поверхности Si (111) 7x7

Это справедливо, когда металлы после травления находятся на воздухе. Если их шлифуют, лойальные высокие температуры, возникающие на поверхности, приводят к образованию заметных количеств оксида, но это не пассивная пленка. Для обнаружения адсорбционных пленок, в том числе и пассивирующих, используют метод дифракции медленных электронов. — Примеч. авт. [c.80]

Взаимодействие кислорода с чистой поверхностью металла протекает в три этапа I) адсорбция кислорода, 2) иуклеация, т. е. образование зародышей, 3) рост сплошной оксидной пленки. На первых стадиях адсорбции пленка состоит из атомов кислорода, так как свободная энергия адсорбции атомов кислорода превышает свободную энергию диссоциации его молекул. Методом дифракции медленных электронов удалось установить, что атомы некоторых металлов входят в состав адсорбционной пленки и образуют относительно стабильную двухмерную структуру из ионов кислорода (отрицательно заряженных) и металла (положительно заряженных). Как уже говорилось в отношении пассивирующей пленки (разд. 5.5), адсорбционная пленка, составляющая доли монослоя, термодинамически более стабильна, чем оксид металла. На никеле, например, она сохраняется вплоть до точки плавления никеля [1 ], тогда как NiO разрушается вследствие растворения кислорода в металле . Дальнейшая выдержка при низком давлении кислорода ведет к адсорбции на металле молекул Оа, проникающих сквозь первичный адсорбционный слой. Так как второй слой кислорода связан менее прочно, чем первый, он адсорбируется не диссоциируя. Возникающая в результате структура более стабильна на переходных, чем на непереходных металлах [2]. Любые дополнительные слои адсорбированного кислорода связаны еще слабее, и наружные слои становятся подвижными при повышенных температурах, о чем свидетельствуют рентгенограммы, отвечающие аморфной структуре. Вероятно, ионы металла входят в многослойную адсорбционную пленку в нестехиометрических количествах и к тому же относительно подвижны. Например, обнаружено, что скорость поверхностной диффузии атомов серебра и меди выше в присутствии адсорбированного кислорода, чем в его отсутствие [3]. [c.189]

Для ялектронов возможность реализации условий Л. ][, и П. о. зависит от анергии частиц. Н электронной микроскопии щт ускоряющих напряжениях В из-за малой величины угла Брзгга —2 обычно имеют место Л. п. Наблюдение Б. о. возможно при анализе поверхпостей твёрдых тел методом дифракции медленных электронов с зпергиями 10—100 эВ. [c.232]

ДИФРАКЦИЯ медленных электронов — дифракция электронов с эпергиями от десятков до сотен эВ один из осн. методов изучения структуры приповерхностных слоев монокристаллов толщиной нм. Толщина исследуемого слоя определяется глубиной проникновения электрона в кристалл без потери энергии. Электроны, используемые в методе Д. м. э., теряют энергию в осн. на образование плазмонов (ср. путь, проходимый медлеппы.м электроно.м между нос-ледоват. актами возбуждения плазмонов, составляет [c.668]

До 1964 в структурных исследованиях иснользовали лишь дифракцию быстрых электронов. Однако для анализа поверхностных структур более эффективным оказалось использование дифракции медленных электронов с энергией 10—100 эВ. Метод дифракции мод-ленных электронов основан на выборочной регистрации электронов, не испытавших неудругого рассеяния в веществе. Поскольку все электроны, проникающие в кристалл глубже чем на 1 нм, теряют часть энергии, распределение упруго отражённых частиц даёт информацию [c.682]

Методы всследования. Для определения периода поверхностной структуры используется метод дифракции Медленных электронов. Положения атомов на перестроенной поверхности измеряются с помощью сканирующего туннельного микроскопа, а также по рассеянию ионов. Тип и концентрация адсорбиров. атомов Определяются методами ож -спектроскопии. Сочетание туннельной микроскопии с одноврем. снятием вольт-амперных характеристик туннельного зонда дала возможность определить по отдельности распределение пространственной плотности электронов на П. с., соответствующих заполненным и пустым зона.ч. [c.652]

Атомная структура поверхностного слоя. Специфика атомной структуры вблизи свободной П. твёрдых тел проявляется в т. н. поверхностных релаксации и реконструкции. При релаксации структура атомных плоскостей, параллельных П., сохраняется такой же, как в объёме, во межплоскостные расстояния у П. изменяются. Согласно данным, полученным методом дифракции медленных электронов, изменение (в большинстве случаев уменьшение) межплоскостно го расстояния у П. металлов обычно не превышает неск. % и охватывает, быстро затухая, лишь 2—3 приповерхностные плоскости. [c.653]

Поверхность полупроводника. Под поверхностью П. понимают неск. атомных слоёв вблизи границы П. Она обладает свойствами, отличающимися от обьёмных. Наличие поверхности нарушает траисляц. симметрию кристалла и приводит к поверхностным состояниям для электронов, а также к особым эл.-магн. волнам (поверхяостные поляритоны), колебат. и спиновым волнам. Благодаря своей хим. активности поверхность, как правило, покрыта макроскопич. слоем посторонних ЯТО.МОВ пли молекул, адсорбируемых из окружающей среды. Эти атомы и определяют физ. свойства поверхности, маскируя состояния, присущие чистой поверхности. Развитие техники сверхвысокого вакуума позволило получать и сохранять в течение неск. часов атомарно чистую поверхность. Исследования чистой поверхности методом дифракции медленных электронов показали, что кристаллографии, плоскости могут смещаться как целое в направлении, перпендикулярном к поверхности. В зависимости от ориентации поверхности по отношению к к ристал л о-графич. осям это смещение может быть направлено внутрь П. или наружу. Кроме того, атомы приповерхностного слоя изменяют положение равновесия в плоскости, перпендикулярной поверхности, по сравнению с пу положениями в такой же плоскости, находящейся далеко от поверхности реконструкция поверхности). При этом возникают упорядоченные двумерные структуры с симметрией ниже объёмной или не полностью упорядоченные структуры. Первые являются термодинамически равновесными, и их симметрия зависит от ориентации поверхности. При изменении темп-ры могут происходить фазовые переходы, при к-рых симметрия структур изменяется (см. Поверхность). [c.43]

Большинство исследований выполняется методом дифракции медленных электронов (ДМЭ)[1) или фотоэмис-сяоЕНыми методами [2]. В методе ДМЭ электроны с [c.324]

ХЕМОСОРБЦИЯ — адсорбция газов, паров, вещества из растворов твёрдыми телами с образованием на их поверхности хим. соединения. X. зависит от чистоты и хим. состояния поверхности адсорбента и возможна при наличии хим. активности поверхности, т. е. от присутствия атомов с ненасыщ. валентными связями. Изучение строения хсмосорбированных слоев разл. физ. методами (дифракция медленных электронов, оже-спектроскопия, рентгеновский структурный анализ и др.) позволяет решить разл. вопросы структурного анализа, исследовать хим. связь и т. д. X, применяется в разл. промышл. процессах (напр., в очистке газов), [c.404]

В электронографах и электронных микроскопах формируется узкий светосильный пучок ускоренных электронов. Он направляется на объект и рассеивается им, дифракц. картина (электронограмма) либо фотографируется, либо регистрируется электронным устройством. Осн. вариантами метода являются дифракция быстрых электронов (ускоряющее напряжение от 30—50 кВ и более) и дифракция. медленных электронов (от неск, В до немногих сотен В). [c.584]

При использовании дифракции медленных электронов, к-рые вследствие малости энергии проникают лишь в самые верх, слои кристалла, получают сведения о структуре двумерной решётки как атомов самого кристалла у его поверхности, так и адсорбированных кристаллом атомов газов. При дифракции медленных электронов могут также происходить оже-эффект и др. явления, возникающие вследствие сильного взаимодействия медленных электронов с атомами. Применение этого метода целесообразно в сочетании с масс-спектроекопией и оже-спектроскопией. Эти исследования позволяют изучать явления адсорбции, самые начальные стадии кристаллизации и др. [c.585]

Многие современные физические методы исследования металлов основаны на изучении взаимодействия объекта с каким-либо видом электромагнитных волн. Помимо классических (оптических, рентгеновских и электронно-микроскопических) методов, используются ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонанс [1] методы исследования поверхности (Оже-электронная спектроскопия и дифракция медленных электронов) электронная спектроскопия для химического анализа ионный микрозонд [2] и др. Во всех случаях изучается поглощение. рассеяние падающих или испускание вторичных электромагнитных волн (или пучка электронов, ионов) частицами исследуемой системы. При некоторых энергиях падающего излучения, совпадающих с энергиями соответствующих переходов в системе, интенсивность эффекта возрастает — такие методы являются резонансными. В частности, резонанс укван-тов на атомных ядрах заключается в резком возрастании вероятности поглощения (или рассеяния) у-квантов с энергией, соответствующей возбуждению ядерных переходов. [c.161]

Заканчивая рассмотрение основных закономерностей зарождения и размножения дислокаций вблизи свободной поверхности, следует отметить, что они могут быть обусловлены также особенностями атомно-электронной структуры и динамики кристаллической решетки в поверхностных слоях твердого тела [309-312], [380-413] и, как следствие этого, влиянием указанньгх факторов на особенности изменения соответствующих термодинамических параметров с учетом определенного удельного вклада термодинамических функций, относящихся к свободной поверхности кристалла [380, 414—422]. Принципиальная возможность появления такого рода эффектов предполагалась и обсуждалась в работах [108, 109,309 -312,368, 380, 414—453]. Причем, по-видимому, вклад этих эффектов будет максимально проявляться для систем, имеющих большую удельную долю поверхности и малые поперечные размеры (тонкие пленки, дисперсные системы и порошки, нитевидные кристаллы и др.). Еще несколько лет тому назад прямых экспериментальных данных по характеру атомно-электронной структуры и динамике кристаллической решетки в поверхностных слоях было очень мало, однако быстрое развитие в последнее десятилетие нового физического метода исследования поверхности твердого тела — метода дифракции медленных электронов (ДМЭ) позволило получить эти данные. [c.123]

Большинство современных физических методов исследования металлов основано на изучении взаимодействия объекта с электромагнитными волнами какого-либо вида. Помимо классических оптических, рентгеновских и электронно-микроскопических методов, это — ядерный магнитный и электронный парамагнитный ре-аонанс [П.1 ], методы исследования поверхности — Оже-электрон-ная спектроскопия и дифракция медленных электронов, электронная спектроскопия для химического анализа [П.2], ионный микрозонд [11.3 j и др. Во всех случаях изучают поглощение, рассеяние падающих или испускание вторичных электромагнитных волн (или пучка электронов, ионов) частицами исследуемой системы. При некоторых энергиях падаюпхего излучения, совпадающих [c.133]

Ясно одно, что при любом методе измерения дебаевской температуры малых частиц необходимо принимать во внимание вклад от колебательного движения кластеров. С этой точки зрения следует пересмотреть интерпретацию результатов измерения поверхностной дебаевской температуры методом дифракции медленных электронов (см. [8], обзор [611] и работы [612—615]). Ставшее привычным утвер- [c.209]

Задержку плавления Спиллер объясняет трудностью зарожде-лия жидкости на плотноупакованных гранях 111 пластинчатых кристаллитов. В подтверждение этого заключения он приводит экспериментальные результаты работ [627, 628]. В работе [627] методом дифракции медленных электронов не было обнаружено какого-либо изменения структуры граней (111), (100), (110) РЬ, (0001), (0112) Bi и (110) Sn вплоть до точки плавления массивного металла. Сток [628] непосредственно исследовал поверхностное плавление сферического монокристалла Си диаметром несколько миллиметров с помощью оптического микроскопа по различию светимости твердой и жидкой фаз. Он детектировал появление жидкой пленки толщиной в несколько монослоев немного ниже Гоо повсюду на сфере, за исключением мест выхода граней 111 и 100 . Отсутствие аномальных эффектов при плавлении округло-ограненных частиц РЬ в ранних работах, по мнению Спиллера, указывает на возможность по крайней мере некоторых граней плавиться ниже [c.213]

С целью прояснения механизма каталитической активности поверхностных нерегулярностей (ступени, изломы, выступы и т. п.) в работе [734] методом Ха исследовалась локальная плотность состояний (LDS) центрального атома как выступающего ребра кластера Nis, так и грани кластера Nig, имеющих конфигурацию фрагмента ступенчатой и гладкой поверхности Ni (100) соответственно. Исследовалось также изменение локальной плотности состояний в месте присоединения атома Na к кластерам Ni4, Ni,, Nis- Межъядерные расстояния всех кластеров принимались равными таковым в массив-Н0Л1 никеле. Длина связи Na—Ni выбиралась в соответствии с данными дифракции медленных электронов в случае адсорбции Na на гладкой поверхности N1 (100). [c.252]

Противоречивые сведения о влиянии инородных пленок на сопротивление сдвигу и ползучесть металлов свидетельствуют о том, что оно не однозначно. Одной из причин такого влияния мокет являться толщина пленки. Характер этого влияния, установленный в [21] для поликристаллического алюминия по-видимому, является универсальным (рис. 1.5) и связан с особенностью развития скольжения в приповерхностных слоях металла. В обзоре [23] отмечается, что пластическая деформация в начале деформирования захватывает только тонкий поверхностный слой толщиной около размера зерна, а затем распространяется во внутренние объемы. Если при деформирювании образца поверхностный слой снимается (например, электропо-лировкой), то наблюдается уменьшение моду)>я упрочнения [24]. Стравливанием поверхностных слоев на образцах из кремнистого железа установлено также [25], что скольжение зарождается у границ зерен, вь(ходящих на поверхность, и по мере повышения активизируются источники в более глубоко лежащих зернах. Особенности пластического течения в приповерхностных слоях металлов могут быть связаны со спецификой атомно-электронного строения вблизи поверхности кристалла, которая была установлена методом дифракции медленных электронов [26]. [c.12]

Метод дифракции медленных электронов. В противоположность электронам высокой энергии (порядка нескольких килоэлектроновольт), которые при отражении или просвечивании пробивают несколько сот атомных плоскостей, электроны малых энергий (10—100 эв) отражаются уже от первого или самых верхних слоев атомов. Поэтому с помощью таких дифракционных фигур можно получить информацию о структуре внешних плоских атомных слоев чистых кристаллов и адсорбционных пленок. Развитие этого метода стало возможным только в последнее десятилетие благодаря овладению техникой сверхглубокого вакуума, который необходим для исследования поверхностей чистых кристаллов. Правда, применение этого метода связано с некоторыми техническими и теоретическими трудностями. Самые высокие тре- [c.366]

Важным результатом исследований методом дифракции медленных электронов является то, что под влиянием адсорбированных атомов и молекул изменяется структура поверхности чистых граней кристалла (Жер-мер). За счет взаимодействия с адатомами возникают новые упорядоченные конфигурации атомов (происходит так называемая перестройка поверхности). Таким [c.368]

Исследования каталитического процесса и структуры поверхности катализатора в стационарном состоянии, когда участники реакции и продукты реакции появляются на поверхности и снова ее покидают, с помощью дифракции медленных электронов показали, что важнейшим фактором, который определяет каталитическую активность, является прочность сцепления адсорбированных частиц иа поверхности она прямо зависит от процесса перестройки. Если один из участников реакции связан слишком прочно, реакция является самоотравля-ющейся. Если адсорбция происходит недостаточно быстро, то скорость становится слишком низкой. Поэтому прежде чем начинать исследование реакции смеси газов, необходимо выяснить полностью поведение отдельных участников реакции. [c.377]

Описанную в 14.4 перестройку поверхности кристалла под влиянием хемосорбировапиых слоев можно доказать морфологическими изменениями кристаллов при отсутствии хемосорбированного газа. Перестройка поверхности кристалла как элементарный процесс под действием химически адсорбированных газов открыта методом дифракции медленных электронов только в 1960 г. Напротив, поверхностная переориентировка при длительной химической адсорбции известна уже давно. Вследствие химической адсорбции происходит повышение частоты обмена мест частиц па поверхиости (т. е. скорости поверхностной диффузии), причем образуются характерные поверхностные структуры (террасы, фасет- [c.377]

Для осуществленпя дифракции медленных электронов требуется вакуум 10 мм рт. ст. и выше, для дифракции быстрых электронов — 10 — —10 мм рт. ст. Э. для медленных электронов — приборы сравнительно небольших размеров, размещаемые внутри вакуумной камеры, Э. для быстрых электронов часто достигают весьма значительных размеров и веса. Так, Э. ЭГ-100А имеет размеры 980x1500x3000 и вес около 1,2 т(рис.З). Вакуум создается внутри т. п. колонны Э., к-рая состоит из осветительной системы, дифракционной камеры и блока регистрации (рис. 3 и 4). Промышленность [c.508]

Данные дифракции электронов. Основным методом исследования поверхностной кристаллофафии является дифракция медленных электронов (ДМЭ), упруго отраженных от поверхности твердого тела. Это явление было открыто в 1927 г. Дэвиссоном и Джер-мером в знаменитых экспериментах, доказавших волновую природу элементарных частиц. Преимущество метода ДМЭ по сравнению с методами дифракции рентгеновского излучения и нейтронов, традиционно применяющихся в исследованиях объемных фаз в том, что электроны взаимодействуют с атомами в миллионы раз сильнее, чем фотоны и нейтроны. Интенсивность рассеяния электронов 4 на 6—7 порядков выше, чем для фотонов и тем более для нейтронов. [c.132]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...