химический каталог




Физические методы исследования в химии

Автор Л.В.Вилков Ю.А.Пентин

ОЭС измеряют кинетическую энергию ^кин испукаемых фото- и оже-электронов, что позволяет определять значения энергии связи электронов ЕП\ (П и /—'Квантовые числа уровня) в атомах на всей совокупности уровней. Эти величины, как очевидно, характерны для атомов каждого элемента, но зависят и от электронного окружения атома в исследуемом образце. Для твердых образцов определяют именно энергию связи электрона, обозначаемую ?с& (или ENI)Y а для газов всегда приводят энергию ионизации ?НоН.

Энергия коротковолнового УФ излучения (/tv< 102 эВ) достаточна для того, чтобы выбить электрон из валентной оболочки атомов или с молекулярных орбиталей, а рентгеновские лучи (и

С8О5ОДН. Ё

'////// ЗОНА проВодимости

УроИень ФЕРМИ

ШШШЖ УШ/Ш 7Ш Валентная зона

О —От

L-G

электронный пучок) обладают достаточной энергией (/ГУ>103ЭВ) для возбуждения эмиссии электронов с внутренних оболочек.

Рассмотрим процесс фотоэлектронной эмиссии в РЭС вместе с рентгеновским поглощением и релаксационными процессами рентгеновской флуоресценции и эмиссии оже-электронов в одно-электронном приближении по схеме, представленной на рис. VIЛ для диэлектрика.

При фотоэлектронной эмиссии (рис. VI. 1, а) измеряемая кинетическая энергия Ек»и свободного электрона, выбитого квантом излучения hv с атомного уровня, характеризуемого квантовыми числами п и /, по закону сохранения энергии равна:

(VI.l)

где Eni —'Энергия связи электрона на данном уровне [для показанного случая Eni—ЕСЪ(К) *]; ф —работа выхода (для твердого тела) или энергия отдачи (для газа).

Не рассматривая подробно, следует указать только, что величина ф или пренебрежимо мала (энергия отдачи атома или молекулы при испускании фотоэлектрона, за исключением фотоионизации водорода), или может быть учтена как постоянная для данного прибора (работа выхода материала спектрометра). Работу выхода каждого образца обычно нет необходимости знать, поскольку образец находится в электрическом контакте со спектрометром. Таким образом, при измеренной EKvm и известной частоте монохроматического излучения v непосредственно определяется энергия связи электрона

Есв = Av — Е

КИИ'

(VI.2)

* Напомним, что буквами К, L, М п т. д. принято обозначать электронные оболочки (уровни), характеризуемые квантовым числом п, равным, соответственно, I, 2, 3 и т. д.

В энергетическом спектре фотоэлектронов, представляющем кривую зависимости числа фотоэлектронов от кинетической энергии (или энергии связи электронов в атомах), наблюдаются четкие узкие полосы, каждая из которых соответствует определенному электронному уровню; например, уровням показанным на рис. VI. 1, соответствует спектр вида, приведенного на рис. VI.2, а. Интенсивность полос пропорциональна содержанию эквивалентных (с учетом окружения, т. е. химического строения) атомов данного элемента. Информация, извлекаемая из фотоэлектронного спектра, прежде всего из положения пиков, сходна с той, которая может быть получена из рентгеновских спектров поглощения (или, соответственно, из УФ спектров). При прохождении через слой образца непрерывного спектра рентгеновского из

кин

где Tov — интенсивность входящего в образец излучения; Л, — интенсивность после прохождения слоя толщиной I; k — коэффициент ослабления.

Вообще говоря, ослабление может происходить не только за счет поглощения рентгеновских лучей, но и за счет когерентного и пекогерентного (эффект Комптона) рассеяния. Однако рассеяние играет существенную роль только для легких элементов и высокочастотного (коротковолнового) рентгеновского излучения. Уже при порядковом номере элемента Z = 20 вклад рассеяния составляет доли процента, т. е. &v можно принять за коэффициент поглощения. Он селективно зависит от частоты, так как при достаточной энергии фотона hv' происходит выбивание электронов с какой-либо оболочки атома( см. рис. VI. 1, б) и наблюдается резкий скачок поглощения. Низкочастотная граница такого скачка называется краем поглощения. В рентгеновском спектре поглощения каждому электронному уровню соответствует свой край поглощения (рис. VI.2, б). Энергия кванта рентгеновского излучения hv, необходимого для выбивания электрона с данного уровня без эмиссии (например, в зону проводимости, как на схеме рис. VI. 1, а), может быть сопоставлена с величинами, входящими в уравнения (VI. 1) и (VI.2):

Av' ^ hv — E

кин»

(VI.4)

т. е.

hv' = Enl « ?св (К)

(если электрон выбивается с ^-уровня). Таким образом, частота края поглощения, как и положение соответствующего пика в фотоэлектронном спектре, непосредственно определяет энергию связи электрона на данном уровне.

Положение края поглощения и значение коэффициента поглощения также зависят от порядкового номера элемента и окружения атома (в молекуле, кристалле, вообще среде). В отличие от УФ, видимого и ИК излучения коэффициент поглощения рентгеновских лучей сравнительно обычно мал, чем объясняется их легкая проницаемость через различные вещества.

Методы фотоэлектронной спектроскопии, в частности ЭСХА, имеют большое преимущество пере

страница 53
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

Скачать книгу "Физические методы исследования в химии" (2.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить сковороду гриль в москве
электроприводы для клапанов
аквапарк в евпатории
напольная вешалка купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.05.2017)