Шпоры ФМИ
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.Метод электронного микрозонда. |
Основа метода: изуч-е спектра рентген-го излуч- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
я, возникающего при облуч образца ускор-ми |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
электронами. |
М. |
проводить |
локальный |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
элементный анализ разных участков поверхн |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
образца |
(сп-метр |
|
совмещ |
с |
электр |
|||
|
|
|
|
|
|
|
микроскопом). Тв. тело облуч-ся ускор-ми |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
электронами. На внутр оболочках атома образ-ся |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
электронные вакансии (а). Система приходит в |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
возбужд сост-е. Она д. релаксировать: электрон |
||||||||
|
с верхн оболочек перех на нижн (б); происх рентген излуч-е hν. Поверх-ть м. предст |
||||||||||||||
|
собой как моноатомн слой, так и десятки-сотни слоев. Правило отбора: разреш перех с |
||||||||||||||
|
|
I |
Kα2 |
|
|
|
подоболочек с Δl = ±1 (орбит квант число). В |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
рентгенофлуоресц сп-пии исп-ся буквенные |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Kα1 |
|
|
|
|
обознач-я для типов |
линий |
и оболочек. В |
||||||
|
|
|
|
Kβ |
|
|
нашем |
случ |
разреш |
перех: L2 |
→K, |
L3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
E |
→K. Т.к. для L2 |
и L3 l=1, для К l=0, зн. |
|||||||
|
Δl = ±1. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Соот-щим переходам приписали К серии (L, M и т.д.) М.б. перех: М3→К (Кβ), М5→L3 |
||||||||||||||
|
(Lα). |
|
|
Энергия рентген-ких квантов характеристическая и зав-т от |
|||||||||||
ħw |
|
K |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
заряд числа излучающего |
атома. |
М. |
экспериментально |
|||||||
|
|
|
|
определив энергию перех в спектре, узнать атом какого |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
M |
|
элемента испускает |
излуч-е. |
На |
этом |
основан |
м-д |
|||||
|
|
|
|
рентгенофлуоресц сп-пии. |
Основа: |
образец |
облуч-ся |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
Zэлектронами, измер-ся излуч-е рентген-го диапазона, из спектра опред состав образца. Сущ-ет 2 варианта.
1.Рентгенофлуоресц сп-пия с дисперсией по Э. Образец фокусирован потоком
электронов, кот регистрир-ся при помощи Si-вого детектора. Разреш способность – 150эВ. М-д обеспеч-ет высокую чувствит-ть, но низкую разреш способн по Э. Т.е некот элементы оказ-ся сложно отличить др от др. М-д обычно совмещ с электрон микроск. Перемещая электронный пучок по пов-ти м. опред-ть элементный состав в разл точках.
2.Рентгенофлуоресц сп-пия с дисперсией по длине
|
|
|
|
волны. 1 – электронная пушка; 2 – образец. Излучение |
1 |
|
2 |
||
|
|
|
|
попад на 3 – монокристалл из LiF, дифрагирует на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кристаллич решетке, отраж-ся от пов-ти и попад на 4 – |
|
|
|
|
детектор. Длина волны отраж-го излуч-я зав-т от Θ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ~dsinΘ (d – межплоскостн расст). Меняя Θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
регистрируем спектр рентген излуч-я, в зав-ти от λ. За |
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
счет потери чувствит-ти м повысить энергетичразреш, |
|
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
т.е. м. отличить большое число элементов в смесях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рентгенофлуорисц спе-пия ориентир на опред-е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
элементного сост. В рентген |
спектрах хим сдвиги не проявл-ся. Т.е. изменен полож-я |
|||
уровней в завис-тти от электроотрицат-ти окружения происх синхронно для всех уровней и разность по Э для них остается одной и той же. Обычные детекторы –
2
опред-ют элементы начиная с Na, а которые охлаждаются N2 – начиная с С. Выход рентген излучения увеличивается с увеличением заряда атом. Метод ориентирован на определ-е тяж элементов. Также м. проводить и количеств, т.к. выход рентген излуч-я
зав-т от концентр излучающего элемента в образце. 
; где 
- выход рентген излуч с глубины t; N – концентр атомов определенного элемента; 
– тонкий слой; 
- эффективность образования вакансии; 
– выход
рентген излуч-я; 
- коэффициент рентген излуч-я; 
- интенсивность электронного
потока для зондирования на глубине t; А – приборная константа; Θ – угол регистрации. Не смотря на зав-ть м-ду интенс-тью излуч-я и концентр определ элем, м выполнять опред-е концентр элем в образце (атомн %). Основано на результ измер для больш числа образцов разл сост. Огранич-е –образец д. б.однороден. Рентгенофлуоресц сппия в виде электр микрозонда – наим поверхностный м-д анализа. Рентген излучение
мвыходить с больш глубины. Размеры обл, в пределах кот формир-ся рентген излуч-е
мрассчитать используя эмпирич ур-е:
, где ρ – плотность (г/см3), 
– мкм,
Ео, Есв – кэВ.
←Есть методы, где излуч-е генерир-ся под действием потока протонов. Резко ↑ чувств-ть метода, т.к. тормозное излуч-е, кот создают протоны в тв теле меньше, чем создаваемое электронами. Это тормозное излуч-е – рез-т движ-я электронов как заряж-х частиц с отрицательным ускорением.
Собственно рентген спектр – сравнительно небольшой элемент на фоне тормозного излуч-я. Это ограничивает предельную чувств-ть рентгенофлуоресц сп-пии.
←Если использовать фотоны. Метод получил название ParticleIndduced X-ray Emission (PIXE). Особенность: м. проводить анализ не только в вакууме, но и на воздухе, что важно для исследования живых
клеточных структур.
Принципы масс-спектрометрического анализа. Устройство масс-спектрометра.
Метод основан на изуч хар-ра распредел по массам в магнитных или электрических полях ионов, кот обра-ся при ионизации исслед-го в-ва. Стадии: 1) ввод пробы; 2)
ионизация; 3) ускорение ионов; 4) масс-анализ в магн. поле; 5) регистр ионов в виде ионного тока.
1) сист запуска, кот. Позвол вводить пары исслед в-ва; 2) поперечный поток электронов (происх ионизация паров в-ва методом электронного удара, обр-ся катион); 3) ускоряющие пластины (катион попад м-ду (3) и приобр дополнит Э, начин двиг-ся внутри масс-сп-метра); 4) вакуумирование Р=10-7 мм.рт.ст.) 5) катион попад в магн поле, где на него действ сила отклонения F1=Mzv и центробежная F2=mv2/2. m/z=r2H/2H – взаимосвзь м-ду масс числ и траектор движ-я ионов. Масс-спектр – завть от ионного тока от масс числа. В зависимости от
3
напряжения на детектор приходят частицы с различным отношением массы к заряду. Получаем линейчатый спектр, известный под именем «масс-спектр».
Результатом электронного удара является формирование молекулярных ионов. Возможен отрыв одного электрона, отрыв нескольких электронов и захват электрона с образованием аниона. Вероятность каждого из этих процессов определяется энергией электронов.
При этом наличие ароматических групп и двойных связей стабилизирует молекулярный ион, а наличие разветвления приводит к увеличению эффективности фрагментации в силу высокой стабильности образующегося третичного карбониевого иона.
ряд относит стабильности молек ионов для различных орг соединений:аромат. > неразв УВ > кетоны > амины > эфиры Регистрир ионный ток. Др виды масс-сп-метров: квадрупальные (раздел. Ионов в эл.
поле слож формы) и время пролетные (ионы прих к детектору в разл. время). Задачи, реш-мые масс-сп-рией: опред Mr в-в, идентиф хим соед, изуч мех-змов р-ции, кинетики р-ции при оч малых кол-вах обр-хся в-в, исслед состава смеси. 2 Способа исслед-я тв. проб: 1) искровой (импульсы тока пропуск м-ду металлич зондом и образцом); 2) лазерная масс-сп (исп-е малых кол-в в-ва при помощи импульсного лазера).
4
2.Основные принципы рентгено-фотоэлектронной спектроскопии. Устройство рентгено-фотоэлектронного спектрометра.
Основа метода: изучение энергетич спектра фотоэлектронов, выбиваемых с внутр оболочек атомов образца под д-ем монохроматич рентген излучения. Особенность спектра: пики подвержены существ. хим. сдвигам (чем больше ЭО окружения данного атома, тем больше эн. связи электронов на внутр. оболочках), что позволяет выяснить не только атомарный состав образца, но и в какие хим соед-я эти атомы включены.
Устройство спектрометра
8 |
|
|
Устр-во |
фотоэлектронного |
|
сп-метра |
с |
|||
1 |
|
|
|
|||||||
|
|
полусферич |
анализатором. |
1 |
– |
источник |
||||
2 |
6 |
|
||||||||
|
7 |
рентген излучения (рентген. трубка с Al или |
||||||||
Ar+ |
5 |
|||||||||
|
|
|
Mg катодом);2-излучение; 3– образец; 4 – |
|||||||
3 |
4 |
|
фотоэлектроны; |
5 – электронно-оптическая |
||||||
|
фокусирующая |
с-ма;6-секторно-сферич. |
||||||||
|
|
|
||||||||
Анализатор; 7 – детектор (с опред. энергией для пост. спектра); |
|
|
|
|
||||||
Образец нах-ся в вакууме. Под действием рентген излуч-я обр-ся поток электронов, |
||||||||||
кот. фокусируется электронно-оптической с-мой, потом в (3), в кот. траектория движ |
||||||||||
фотоэлектронов завис. от их эн. Под д-ем дост. большой Э электроны выбиваются со |
||||||||||
всех оболочек одновременно, где Э электронов меньше рентген. кванта, поэтому |
||||||||||
глубина выхода электронов не превышает 30Å ( глубина зондир-я). Сп-метр дает |
||||||||||
завис-сть выхода фотоэлектронов от эн. связи на внутр. оболочках, т.е. от энергии, |
||||||||||
нужной для удаления электрона в бесконечность при нулевой кинет. энергии. |
|
|
||||||||
Доп у нас есть проводящий образец. На некоторой глубине б. обр-ся вакансии. Наш |
||||||||||
образец б. характеризоваться обр. работой выхода. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Кинетич эн. фотоэлектронов.
Энергетич. диаграмма для проводящего образца (1) и детектора РФЭсп-метра, находхся в электрич контакте (т.е. имеющие один. Э Ферми EF).
Рентген. кванты с эн. ħω выбивают электроны с оболочки, характеризующейся Есв, сообщая им кинет. эн. Екин. Выполн-тся
соотнош-е: |
Eсв |
Eкин спек , |
где Фспек |
– работа |
выхода |
электрона |
для |
детектора |
спектрометра; ħω – энергия рентгеновского кванта. следует важность обеспечения
электронейтральности образца.
Важно обеспечить хороший сток заряда с образца. М. исследовать и полимеры. Заряжка таких образцов контролируется путем напыления небольшого количества Au на пов-ть образца. Сдвиг линии Au дает информацию о степени зарядки поверхности. Скомпенсировать зарядку поверхности м. с помощью облучения потоком медленных электронов; подбирают чтобы Э фотоэлектронов, выбитых из эталона, наход-ся на повти образца, совпадала с табличными данными.
5
Основные факторы, влияющие на структуру масс-спектра органических соединений.
Метод осн на изуч хар-ра распредел по массам в магнит или электрических полях ионов, кот обра-ся при ионизации исслед-го в-ва. Масс-спектр – зав-ть ионного тока от масс числа.
Формирование масс-спектра. Рез-том электр удара явл-ся образ-е молекулярных ионов. М+е=М++2е; Еион=7-15 эВ Избыт Э преобраз-ся в колебательную, и идет фрагментация
органич мол-лы. Хар-р фрагментации опред-ся прир ионов. Масс-спектр индивидуален – м. определ природой исследуемых в-в.
Факторы: 1) вклад ионов для разл в-в аддитивен; если мы имеем смесь в-в пост неизвестного сост, то точное соотнош-е компон м. определить, сравнивая интенсивности пиков. 2) структура масс-спектра определяется прежде всего ходом процессов фрагментации. 3)Ещё одним фактором, ответственным за формирование тонкой структуры масс-спектра является изотопный состав исследуемого вещества. Так, если принять во внимание, что, например, бром представлен двумя изотопами: бром-79 (сод. 50,54%) и бром-81 (сод. 49,46%), то реально некий фрагмент RBr+ распадется на
дублет. Центральный пик отражает удвоенную вероятность образования смешанного по изотопу иона типа X79Br81Br+.
СН3Br+; дублет симметричен
[13С]≈1,1% Вклад тяжелого 13С в масс-спектр постепенно ↑, чем больше размер фрагмента.
Интенсивность процессов фрагментации ↓ при ↓ Э электр пучка на стадии ионизации. Будет наблюдаться снижение интенсивности молекулярного пика. Массспектр станет все более вырожденным по мере ↓ Э электронов.
В продуктах фрагментации будет полностью отсутствовать пик исходного молекулярного иона,
поскольку он распадается на 100%.
Задачи, решаемые при помощи масс-спектрометрии:
1)определение молекулярной массы
2)идентификация химического соединения
3)установление механизмов химических реакций
исследования кинетики химических реакций, особенно в тех случаях, где образуется малое количество веществ.
6
3. EXAFS-спектроскопия (дальняя тонкая структура спектра рентгеновского поглощения).
В основе метода: изучение формы спектров поглощения рентген. излучения атомами разл. элементов, вход. в состав образца. Метод позволяет изучать как твердые аморфные образцы, так и коллоиды и растворы.
Устройство спектрометра EXAFS.
1 – источник синхротронного излучения (ускоритель), 2 – рентгеновский монохроматор из 2 кристаллов Ge(111) или Si(220) , 3 – пролетная ионизационная
камера (позволяет определить I0), 4 – образец, 5 – ионизационная камера полного поглощения (дает величину I, что позволяет опред. коэф. поглощения рентген.
излучения 
/I)).
Схема проц., ответств. за формир-е дальней тонкой структуры в спектрах рентгеновского излучения. Рис. показ. особенности рассеяния фотоэлектронов, испущенных атомом i и рассеивающихся на соседнем атоме j, наход. на расст-и Rj.
Фотоэлектрон, выбиваемый при поглощ-и рентген. кванта с эн. ħ с внутр. оболочки i- того атома, электрон м.б. представлен в виде сферич. волны и б. характ-ся волн. ф-ей:
где |
, Есв – эн. связи. Дойдя до j-го атома, наход. на расст-и Rj, |
волна м.б. рассеяна на 1800 и ф-я примет вид (без возм. фаз. сдвигов при рассеянии):
(где f – вероятность рассеяния), а после рассеяния волны возвращения рассеянной волны на i-й атом ее волновая функция 
будет определяться выр-ем:
Тогда амплитуда результир. волны в точке пространства, соотв. i-му атому:
Интерференция расходящейся и сход. волн приведет к вариациям коэф-та поглощения рентген. излуч., велич. кот. б. проп. плотности вероятности нахожд-я электрона у i ат. :
Т.о. при изменении эн. рентген. квантов коэф-т поглощения испыт. гармонич. колебания с периодом, равным удвоенному расстоянию м/у поглощающим и каждым из соседних рассеивающих атомов. Рассматривая эксперимент. спектральное распред-
7
е коэф-та поглощения рентген. излуч-я μ как ф-ю волн. числа k и расстояния R от поглощающих атомов до их ближайших соседей:
В рез-те получаем ф-ю радиального распред-я, показ. расст-е от атома, поглощающего рентген. излуч-я, до его ближайших соседей. Получив радиальные распред-я для всех хим. элементов, присутств. в образце, м. найти радиусы 2-3 первых координац. сфер для каждого типа ат. и сост. представление о строении тв. тела на ур-не средн порядка.
Осн. проц., сопров. ионизацию мол-л орг. соед-й при масс-спектрометрич. ан-зе
Метод осн на изуч хар-ра распред-я по массам в магн или электрич. полях ионов, кот обра-ся при иониз исслед-го в-ва. Масс-спектр – зав-ть ионного тока от масс числа.
Формир-е масс-спектра. Рез-том электр удара явл-ся образ-е молекулярных ионов. М+е=М++2е; М+е=Мn++ (n+1)e – роль мала, пренебрегают; М+е=М-, если Ее- < 0,1 эВ.
Продукт ионизации – однозарядные катионы. Зав-ть выхода ионов от Ее-, испо-мых для ионизации.
Если энергия е- сопоставима с Еиониз исследуемой моллы, то происх обр-е монозарядных катионов. Эта Э – потенциал возникновения.
Выход катионов ↑ и насыщается при 50 эВ. Избыт Э преобраз. в колебат., идет фрагментация ионов с выдел. радик. частиц, иногда нейтр мол-л. Эти прод. не дают вклад в масс-спектр, т.к. не чувствит. к магн. полю, а проявл. в виде дефекта массы.
Наличие двойных связей и др. фрагментов стабилизирует молекул. ион и повышает его выход в масс-спектре; по мере увелич. разветвл. склонность к фрагментации увелич. в силу выс. стабильности трет-карбонильного иона. Осн. типы орг. соед-й по устойчивости их катионов к фрагментации по уменьш-ю: аром. соед-я, непред. соед-я, неразветвл. УВ, кетоны, амины, эфиры, карбон. к-ты, разветвл. УВ и спирты.
Пример: неопентан
|
|
CH3 |
|
|
|
|
CH3 |
|||
H3C |
|
|
CH3 |
e |
|
|
H3C |
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
CH3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С Н |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
С Н + |
С Н + |
С Н + |
С Н |
+ |
||||
2 |
3 |
2 |
5 |
3 |
5 |
4 |
9 |
|
27 |
|
29 |
|
41 |
|
57 |
|
|
15,7 |
38,5 |
41,5 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
I/I0∙100%
8
4.Сканирующая туннельная микроскопия.
Применима к проводящим образцам, т.е. к Me и легированным полупроводникам. Строение микроскопа: 1 – пьезопривод, позвол. перемещать острие зонда 2 с ангстремной точностью. Пьезопривод предст. собой керамич. цилиндр, на повсть кот. напылены электроды. Приложение напряжения к этим электродам при пом. управляющего устр-ва 4 обесп. высоковоспроизвод. деформации пьезокерамики как вдоль коорд. x,
y, так и вдоль z. Велич. перем-я вдоль z такая, что обеспеч. поддержание туннельного тока iT , измеренного с пом. усилителя тока 5, на пост. ур-не. Совок. профилей пов-сти, получ-х при сканировании зондом, даёт трехмерную картину, соотв. рельефу пов-сти.
Сканирование вып. на воздухе и лишь при необх. в вакууме. Единств. огранич-ем явл. наличие у образца проводимости. Из общих соображений, от этого метода нельзя ожидать высокой разрешающей способности. Для иглы радиуса R,
находящейся вблизи поверхности, x2 2hR h2 2hR
Зонд подводится непосредственно к поверхности образца, а затем начинает двигаться вдоль поверхности, причем расстояние между поверхностью и зондом
непрерывно меняется так, чтобы поддержать туннельный ток на постоянном уровне. Это позволяет исключить втыкание острия зонда в неровности поверхности. Траектория перемещения зонда при этом повторяет поверхностный рельеф.
Даже при радиусе в 100 Å туннельный ток будет падать на порядок уже при x 14 Å. Получается, что пятно под реальной иглой дост. велико и атомарного разрешения ждать не приходится. Выс. разрешение объясняется тем обстоят-вом, что зондир-е повсти осущ. направленными орбиталями поверхностных атомов, в т.ч. и атомами с оборванными связями.
Т.е. реально роль зонда вып. указанная орбиталь. Т.о. направленность орбиталей обеспеч. значит. больший ур-нь разрешения, чем м. б. бы предположить. Реально часто оказ., что выс. разрешение достиг. после того, как зонд несколько раз утыкается в пов-сть образца. Происход. при этом перенос на пов-
сть зонда небольшой группы атомов и формирует собственно зондирующее острие.
Создание зонда
Сегодня зонды созд. серийным путем при пом. электрохим. метода. По сути, происх. коррозионный процесс. Подвешенный груз обеспечивает разрыв истонченной палочки с образованием двух зондов.
Предположим, указанная структура получена путем скола в вакууме. Она быстро димеризуется, что приводит к снижению поверхности. Если приложить к зонду напряжение в -1,6 В, то изображение будет
9
иметь такое вид, и в нем будут видны связи между димерами, имеющие заполненные орбитали. Если выбрать напряжение в +1,6 В1, то картинка изменится. Теперь она будет отображать области локализации акцепторных состояний, соответствующих неспаренным оборванным связям.
- 1,6 В
+ 1,6 В
Калибровка метода СТМ осущ. с исп-ем атомарно гладких пов-стей с известной (из данных рентгеновской дифракции) структурой. Это плоскости графита и др. проводящих пов-стей. Именно на атомарно гладких пов-стях и достиг. атомарное разрешение, т.к. на реальных поверхностях наличие рельефа на микро- и наноуровнях может препятствовать выполнению измерений с атомарным разрешением.
Приготовление проб ИК-спектроскопии.
Исследуют порошкообразные образцы (r < 2 мкм). Крупнодисперсные порошки приведут к появлению паразитного светорассеяния.
Сущ. 2 подхода к работе с порошками:
1)Готовится суспензия исследуемого в-ва в вазелиновом масле и зажимается между кристаллами NaCl и KBr . В рез-те получаем тонкослойную ячейку. «+» : можно легко подобрать интенсивность поглощения в интересующих нас спектроскопич. диаграммах. Для одного и того же в-ва м. получить наиб. удобный зазор. В качестве носителя исп. вазелиновое масло, кот. не пропускает полосок, соотвщих валентным колебаниям СН. Для получения полного спектра комбинируют спектр в вазелиновом масле, либо в гексохлорбутадиене, либо в полном фторированном УВ.
2)Прессование таблеток на основе KBr.
(1 мг в-ва на 300 мг KBr) и прессуется таблетка, где распределено искомое в-во. Прессование проводится при одноврем. вакуумировании, но в силу гигроскопичности KBr , таблетка сод. много адсорбиров. влаги. Измер-я в области частот колебаний для OH т. о. проводить невозможно. За пределами этого спектрального диапазона м. проводить даже колич. ан-з с исп-ем небольших кол-в исследуемого в-ва.
Полимеры исслед. в виде тонких плёнок, если м. подобрать соотв. р-ритель. Для прикладных целей при изучении нер-римых полимеров; смол, каучуков – м. исп-ться пиролиз, т.к. продукты пиролиза, нанесённые на подложку, б. содержать большие колва фрагментов, аналогичных исходному.
В редких случаях исп-тся измерения в р-рах. В качестве р-рителя исп. ССl4, CS2, ТГФ. Сложность проведения измерений с исп-ем ррителей связана с тем, что здесь исп-ют ячейки из кристаллов галогенидов серебра, кот. подвержены фотолизу при эксплуатации.
1
10
5.Атомно-силовая микроскопия.
Для получения изображения поверхности с разрешением вплоть до атомарного используется резкая зависимость силы взаимодействия твердых тел в зависимости от
расстояния между ними. F(R) RC131 CR27 . Первый член описывает отталкивание
электронных облаков, а второй – несколько более дальнодействующую силу притяжения. Как правило, при получении изображений ориентируются прежде всего на величины отталкивания, а логика получения изображений та же, что и в случае сканирующей туннельной микроскопии.
Зонд подводится так близко к поверхности образца, чтобы начали действовать атомные силы притяжения и отталкивания, после чего зонд начинает перемещаться вдоль поверхности, а его положение вдоль оси z поддерживается на таком уровне, чтобы значение атомных сил оставалось неизменным. Траектория движения зонда повторяет рельеф поверхности.
Для получ-я инф-и о геометрии пов-ти и для исслед-я диэлектрич образцов.
Схема атомно-сил-го микроскопа: 1 – полупроводниковый лазер, 2 – пьезопривод, 3 – кантилевер, 4 – зеркало, 5 – пирамидка, 6 – образец, 7 – мультисегментный фотодетектор, 8 – система управления. Кантилевер – упругий элемент головки микроскопа – изготов-ся из Si с использованием микроэлектронных технологий; пирамидка из нитрида Si на его конце, выполняющая роль иглы.
На зеркало падает луч лазера и отраж. в многосегментный детектор. Силовые взаимод-я м-ду пирамидкой кантилевера и образцом влияют на частоту колебаний контелевера и изм-я частоты регистрир-ся детектором.
АС микроскопия не наклад. огранич-й на образец. Не треб. вакуумирования, измер-я часто проводят в водн. среде, т.к. в атмосф. усл-ях образец нах. в контакте с водной микроячейкой, образ. мениском конденсированной атмосферной влагой. Изображения, полученные методом АСМ в целом идентичны геометрическому рельефу. Метод атомно-силовой микроскопии позволяет исследовать и сложные молекулы в водной среде. В частности, есть наборы изображений, позволяющие проследить напрямую за репликацией ДНК.
Прир. хим. сдвигов в спектре ЯМР. Осн. факторы, влияющие на вел. хим. сдвига.
Хим сдвиг, т.е. расстояние между резонансами для ядер, входящих в состав различных функциональных групп, зависит от напряженности магнитного поля, поэтому желательно для его хар-ки располагать величиной, к-рая будет зависеть от окружения ядра, а не от условий эксперимента. Для этого необходимо принять некоторое значение за точку отсчёта. В качестве эталона было выбрано соединение тетраметилсилан SiMe4 (ТМС) с максимально экранированными протонами. В спектре пик ТМС располагается справа в нулевой точке. Это соединение инертно и может быть введено непосредственно в пробу как внутренний эталон.
Разл. типы протонов (включ. в разл. функцион. группы) б. проявляться при разл. напряженностях магн. поля в соответствии с ЭО их окружения – хим. сдвиг.