Fotoelektron spektroskopiyasi

Rentgen spektroskopiyasi
Rentgen nurlanıwınıń emissiya hám yutilish (yutilish) spektrlarini, yaǵnıy elektromagnittı úyrenetuǵın spektroskopiya bólimi . ximiya tábiyatın úyreniw ushın isletiledi.jalǵanıwlar hám muǵdarlar.
Rentgen nurlanıwı. Birinshisi, zaryadlanǵan bólekler (elektronlar ) páseytiwgende, rentgen naychalarida nıshandı bombardimon etkende hám turaqlı spektrga iye bolǵanda payda boladı. Xarakterli elektronlar (baslanǵısh nurlanıw ) yamasa rentgen fotonlari (ekilemshi yamasa lyuminestsent, nurlanıw ) menen dúgiskende maqsetli atomlar nurlanıwdı shıǵaradı. Bul dúgisiwler nátiyjesinde ishki bólimlerden biri. ( K-, L- yamasa M-) atom qabıǵınan elektron ushıp shıǵadı hám bos jer payda boladı, ol basqa (ishki yamasa sırtqı ) qabıqtan elektron menen toldırıladı. Bul halda atom rentgen nurlanıwınıń kvantın shıǵaradı.
X-ray elektron spektroskopiyasi ximiyalıq elementlardıń elektron dúzilisin úyreniw usılı. birgelikte., rentgen nurlanıwınan paydalanǵan halda fotoelektr effektine tiykarlanǵan qattı elementlardıń quramı hám dúzilisi. nurlanıwında rentgen kvantınıń yutilishi júz boladı hv (H-Plank turaqlısı, v-nurlanıw chastotası ), elektron emissiyasi menen birge keledi (dep ataladı ) atomning ishki yamasa sırtqı qabıǵınan. Úlgidegi elektronınıń baylanısıw energiyası energiyanı tejew nızamına muwapıq ur-NY menen belgilenedi: Ishki elektronlardıń málim bir atomga mas bolıp tabıladı, sol sebepli olar járdeminde ximiyalıq quramın anıq anıqlaw múmkin Bunnan tısqarı, bul bahalar óz-ara tásirdiń ózgeligin sáwlelendiredi. tekserilip atırǵan atom birikpe degi basqa atomlar menen, yaǵnıy ximiyalıq elementlardıń tábiyatına baylanıslı. úlginiń quramı fotoelektron aǵımınıń intensivligi menen belgilenedi.
Res-elektron spektrometr ushın apparattıń sxematik diagramması sek. Úlgiler rentgen naychasidan rentgen nurları menen nurlanadi al yamasa Mg kvant energiyası menen hv uyqas túrde. Fotoelektronlar analizatorga-apparatqa kiredi, málim bir boleginnen elektronlar ulıwma aǵımnan k-romga shiǵarıladı. Fokus noqatı. monoxromatik. analizatordan elektronlar aǵımı detektorǵa jiberiledi, ol jerde onıń intensivligi anıqlanadı. Rentgen elektron spektride túrli atomlar ózleriniń maksimal intensivligine sáykes keledi artıp baratırǵan intensivlik menen bir sızıq payda etedi.

Elektron spektrometrdiń sxeması : 1-nurlanıw deregi; 2 - úlgi; 3-analizator; 4-detektor; 5 -qorǵaw* ushın ekran. maydanlar.
Rentgen spektr analizining abzallıǵı [usuli rentgen-spektrometriya kóplegen spektral sızıqlardıń salıstırmalı intensivligi turaqlı jáne radiatsiyanıń tiykarǵı parametrleri málim bir elementti óz ishine alǵan qospalar hám qospalardıń ximiyalıq quramına baylanıslı emesligi bolıp tabıladı. Usınıń menen birge, spektrdagi sızıqlar sanı málim bir elementtiń kontsentratsiyasına baylanıslı bolıwı múmkin: elementtiń júdá tómen konsentraciyalarında birikpe spektrida tek eki yamasa ush anıq sızıqlar payda boladı. Spektrlar boyınsha birikpelerdi analiz qılıw ushın tiykarǵı sızıqlardıń tolqın uzınlıqların (sapalı analiz) hám olardıń salıstırmalı intensivligin (muǵdarlıq analiz) anıqlaw kerek. X-nurlarınıń tolqın uzınlıqları úyrenilip atırǵan elementlardıń kristal torındaǵı atomlararo aralıqlar menen birdey tártipte. Usınıń sebepinen, sáwlelendirilgen nurlanıw spektrini dizimnen ótkeriw arqalı úyrenilip atırǵan birikpediń quramı tuwrısında oyda sawlelendiriwge ıyelew múmkin.
Rentgen nurlanıwınıń elementlar menen óz-ara tásiri. Úlgi arqalı rentgen nurlanıwı otip atırǵanda, ol sıńırıw, sonıń menen birge qattı jismning atomlari elektronları tárepinen tarqalatuǵın elastik hám elastik bolmaǵan (Kompton) sebepli susayadi. Rentgen nurlanıwınıń susayishiga tiykarǵı úles onıń sińiwi esaplanadı. Rentgen kvantınıń tolqın uzınlıǵı (azayıp baratuǵın energiya ) artpaqtası menen massanı jutıw koefficiyenti az-azdan ósip baradı. Absorbsiya shetsiniń málim tolqın uzınlıǵına jetkende massanıń susayish koefficiyenti keskin azayadı. Bul process tolqın uzınlıǵı boylap (vakuum ultrafioletoviy nurlanıwına shekem) kóp ret tákirarlanadı.
Rentgen fotoelektron spektroskopiyasi (XPS) úlgi ximiyasın sirtning shama menen 6 nanometrinde yamasa odan keminde analiz etiwi múmkin. XPS sonıń menen birge ESCA atı menen de belgili bolıp, ol ximiyalıq analiz ushın elektron spektroskopiya degen mánisti ańlatadı. Kópshilik elementlerdi anıqlaw shegaraları mıń bólim aralıǵinda.
XPS usılı úlginiń birdan on danaǵa shekem sırtqı molekulyar qatlamlarınıń ximiyalıq quramın anıqlaydı. Hesh qanday material kózkóreki qızıǵıwshılıqtıń úlgili maydanına qosılmasligi yamasa alıp taslanmasligi júdá zárúrli bolıp tabıladı.
Kishi dog'li rentgen fotoelektron spektroskopiya (XPS) járdeminde 20 mikrongacha bolǵan noqatlarda XPS analizin ótkeriw ushın Phi Quantera Scanning rentgen mikroprobidan paydalanıladı.
XPS úlgilerin alıw tereńligi shama menen 10 nm. Bul texnikada úlgilerdiń sirtlari analiz etilgenligi sebepli úlgin tuwrı qayta islew, qabarǵan jerlew hám jıberiw júdá zárúrli bolıp tabıladı. Úlgilerdi tapsırıwdan aldın eń jaqsısı ilimpazlarımız menen tuwrıdan-tuwrı sóylesiw. Biz úlgilerdi qabarǵan jerlew hám jıberiw boyınsha kórsetpe beremiz hám sizge tiyisli qabarǵan jerlew materialların jiberiwdi usınıs etemiz.
XPS spektrometrine jaylastırılǵan úlgiler ádetde diametri dyuym hám bálentligi yarım dyuym yamasa odan kem. XPS apparatı joqarı vakuumda isleydi, sol sebepli nasos aylanıw processinde úlginiń ushqısh strukturalıq bólimleri alınadı. XPS usılı úlginiń sirt bóleginde jaylasqan uchuvchan bolmaǵan ximiyalıq birikpeler elementlerin hújjetlestiredi.


XPS - bul Eynshteyn tárepinen suwretlengen fotoelektr effektiniń qollanılıwı bolıp, ol jaǵdayda elektromagnit nurlanıwdıń zarbasiga juwapan elektronlar atomlardan shiǵarıladı. Eynshteynning boljaw etkeni sıyaqlı, fotoelektronlar dúgilisiw fotonlarining energiyası bul material daǵı elektronlardıń baylanısıw energiyasınan asıp ketkende, fotoelektronlar materialdan payda boladı ; energiya júz bergen elektromagnit nurlanıw tásiriniń intensivligi yamasa dawam etiw waqtine emes, bálki chastotaǵa proportsional bolıp tabıladı. Shıǵarılǵan elektrondıń kinetik energiyası hár bir elektrondıń baylanısıw energiyası menen baylanıslı hám atomlar túrli energiya jaǵdaylarında bir neshe orbitallarǵa iye bolǵanlıǵı sebepli, nátiyjede juwap hár qıylı baylanısıw energiyasına (hám kinetik energiyaǵa ) iye bolǵan elektronlar diapazonı boladı.
E_kinetic = E_{photon (ℎν)} - E _- φ
Bu yerda Ekinetik - asbob tomonidan o'lchanadigan fotoelektronning kinetik energiyasi, Efoton - tushayotgan fotonning energiyasi (bu holda rentgen nurlari, bu ma'lum va qat'iy qiymatdir), Ebonding - berilgan elektronning bog'lanish energiyasi va ph - ish funktsiyasi, qattiq jismning vakuum energiyasi (Ev) darajasi va Fermi (Ef) darajasi o'rtasidagi energiya farqi.Doktor Kay Siegbahn va Shvetsiyaning Uppsala universitetidagi hamkasblari kimyoviy tahlil uchun fotoelektronlardan foydalanish imkoniyatlarini tan oldilar (shunday qilib, Kimyoviy tahlil uchun elektron spektroskopiya) va bu hissalari uchun 1981 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofoti bilan taqdirlandilar.
Element quramı. Molekula daǵı yadro elektronları, joqarıda aytıp ótilgeni sıyaqlı, atomning qásiyetlerin saqlap qaladı, bul bolsa elementtıń elementar analizin ótkeriwge múmkinshilik beredi: málim bir elementtiń bar ekenligi onıń K- (yamasa basqa ishki) qabıǵına sáykes keletuǵın sızıq bar ekenligi menen anıqlanadı. Sonday etip, mısalı, kislorod ~ 530 -534 ev regioninde 1 s-elektronlar menen baylanısqan sızıqqa iye, ftor atomi ~ 684-686 ev regioninde. Hár qıylı ximiyalıq elementlarda elementtiń 1 s dárejesiniń (~ 5 ev) energiya jaǵdayında málim bir tarqalıw ámeldegi bolsa -de, qońsılas elementlerdiń 1 s sızıqları, mısalı, kislorod hám ftor (~150 ev) energiya ayırmashılıǵı bul tarqalıwdan ádewir ulken. Sol sebepli baylanısıw energiyasınıń bahaları sapa quramın anıqlaw ushın isletiliwi múmkin, sebebi túrli elementler ushın EI bahaları bir-birinen sezilerli dárejede parıq etedi.

Ximiyalıq jılısıw. Atomning yadro dárejeleri energiyasınıń turaqlılıǵınǵa qaramay, hár qıylı elementlarda bir elementtan ekinshisine ótiwde málim bir atom ushın baylanısıw energiyasında málim bir parq bar. Eksperimental maǵlıwmatlardan kórinip turıptı, olda, yadro elektronlarınıń eesv baylanısıw energiyası, spektri úyrenilip atırǵan atomning ximiyalıq ortalıǵınıń tábiyaatı ózgergende azmaz ózgeredi.

Hár qıylı birikpeler degi birdey elementtiń elektron dárejesi ushın baylanısıw energiyasınıń (Desv) ózgeriwi ádetde ximiyalıq jılısıw dep ataladı. Shved fiziklari toparı tárepinen alınǵan eń zárúrli nátiyjelerden biri bul kóplegen organikalıq hám organikalıq bolmaǵan birikpelerdiń rentgen elektron spektrlari mısalları járdeminde ximiyalıq jılısıwlardı ólshew múmkinshiligin kórsetiw hám tiyisli jılısıwlardı belgilengenler eta alatuǵın úskenelerdi jaratıw bolıp tabıladı.
RES den tısqarı barlıq elementlerdi ~ 10 -5 g úlginde saqlanganda tekseriwge múmkinshilik beredi (res járdeminde elementti anıqlaw shegaraları 10 -7-10 -9 g). Tiyisli. elementtiń quramı protsenttiń bir bólegi bolıwı múmkin. Úlgiler m. b. qattı, suyıq yamasa gazsimon.

Elektron elektrondıń ishki ma`nisi. ximiyalıq quramındaǵı a atomining qabıǵı. birikpeler nátiyjeli zaryadqa baylanıslı qa bul atomda hám elektrostatik. birikpediń barlıq basqa atomlari tárepinen jaratılǵan ol potentsialı.

Qolaylıq ushın ximiyalıq túsinigi resga kiritiledi. Desv dıń jılısıwı, úyrenilip atırǵan birikpe degi Eesv ortasındaǵı farqga teń. hám birpara standart. Standart retinde olar ádetde Kristal ushın alınǵan ESv ma`nisinen paydalanadılar. element modifikatsiyaları ; mısalı., coedni úyreniwde standart. S xızmet etedi kristall. altıngugurt. Shift pozitsiyadan dárek beredi. ximiyalıq elementda úyrenilip atırǵan a atomiga nátiyjeli zaryad. hám unamsız -unamsız. zaryad hám des bahaları atomdagi nátiyjeli zaryadqa proporcional bolıp tabıladı. A atomidagi nátiyjeli zaryaddıń ózgeriwi onıń oksidleniw jaǵdayına, qońsılas atomlar hám geomalarning tábiyaatına baylanıslı. quramalı strukturalar, Desv ga kóre, funktsiyalardıń tábiyaatın anıqlaw múmkin.gruppalar, atomning oksidleniw dárejesi, ligandlarni muwapıqlastırıw usılı hám basqalar.

Elektronlardıń baylanısıw energiyaleri funktsiya bolıp tabıladı. atom gruppaları hálsiz túrde ximiyalıq túrine baylanıslı.jalǵanıwlar, k-romda bul funktsiya bar.gruppa. Kestede. 1 bir qatar zárúrli funktsiyalar ushın Evropa Birlespesiniń bahaları berilgen.gruppalar hám ligandlar. Tiyisli. bólekleniwge sáykes keletuǵın maksimallardıń intensivligi. funktsiya.gruppalar yamasa ligandlar, birikpe degi bunday gruppalar sanına proporcional. Mısalı., Na2 de [Fe (CN) 5 NO] cn gruppalarınıń maksimal Nls dárejesi no toparınıń maksimal NLS den bes teńdey intensiv, bul m. b. bólekleniw sanın anıqlaw ushın isletiledi. funktsiya.gruppa (ligandlar).