w.06 - EELS

advertisement
Spektroskopia charakterystycznych strat
energii elektronów
EELS
(Electron Energy-Loss Spectroscopy)
Oddziaływanie elektronów ze stałą, krystaliczną próbką
elektrony pierwotne
wstecznie rozproszone
elektrony
elektrony
Augera
elektrony wtórne
fluorescencja
rentgenowska
luminescencja katodowa
cienka krystaliczna folia
wiązka dyfrakcyjna
elastycznie i nieelastycznie
rozproszone elektrony
Elektrony ulegają nieelastycznemu rozpraszaniu na ciele stałym na skutek
procesów:
jonizacji atomu w powłoce rdzenia
wybicia elektronów z pasma walencyjnego (elektrony wtórne)
wzbudzenia fononów (drgań sieci krystalicznej)
wzbudzenia plazmonów (kolektywnych ruchów oscylacyjnych elektronów
pasma walencyjnego)
W wyniku tych procesów energia elektronów pierwotnych E0 ulega
obniŜeniu o charakterystyczną dla danego materiału wartość. Analiza strat
energii elektronów pierwotnych po przejściu przez próbkę (lub odbitych)
stanowi podstawę spektroskopii charakterystycznych strat energii
elektronów.
Analiza wiązki przechodzącej
Spektrometr stanowi część mikroskopu elektronowego.
Energia elektronów pierwotnych - od 0,1do 10 keV
Widmo strat energii pokazuje wartości energii jonizacji atomów obecnych
w próbce.
pasmo przenoszenia pasmo walencyjne
PołoŜenie „uskoku” jest
cechą charakterystyczną
pierwiastka, a jego kształt
zaleŜy od typu jonizowanej
powłoki.
Widmo zawiera informacje
pochodzącą od atomów
w całej objętości próbki EELS nie jest metodą
powierzchniowo
specyficzną
Analiza wiązki rozproszonej Wysokorozdzielcza spektroskopia charakterystycznych strat energii
elektronów, HREELS (High-Resolution Electron Energy-Loss
Spectroscopy)
UŜycie elektronów pierwotnych o niewielkiej energii kinetycznej (rzędu
kilku eV) pozwala zebrać informację tylko z kilku najbardziej
zewnętrznych warstw atomowychHREELS jest metodą powierzchniowo specyficzną.
Rejestrowane straty energii są rzędu meV; odpowiadają one
wzbudzeniu oscylacji cząsteczek znajdujących się na powierzchni
próbki (w szczególności cząsteczek substancji zaadsorbowanej na
powierzchni).
Schemat spektrometru HREELS
analizator
przesłona
moŜliwość
obrotu
o 140°
próbka
detektor
monochromator
komora
rozpraszania
Wysoką rozdzielczość
widma uzyskuje się
tylko wtedy, gdy
elektrony pierwotne
stanowią ściśle
monoenergetyczną
wiązkę ⇒ konieczność
zastosowania
monochromatora
Rejestruje się rozkład
energii elektronów
rozproszonych pod
róŜnymi kątami.
Analiza częstości oscylacji cząsteczek zaadsorbowanych dostarcza
informacji o sposobie związania adsorbatu do podłoŜa, np:
+
+
−
+
−
+
−
−
Dipolowy mechanizm rozpraszania elektronów
metal
Prostopadła do powierzchni orientacja dipoli powoduje wzmocnienie pola
elektrycznego przy powierzchni ⇒
padający elektron w wyniku oddziaływania z polem moŜe ulec nieelastycznemu
rozproszeniu, wzbudzając jednocześnie drganie dipola.
Równoległa do powierzchni orientacja dipoli nie wytwarza wypadkowego pola
elektrycznego ⇒ brak oddziaływania na padający elektron
Oscylacyjna reguła wyboru dla powierzchni
Tylko drgania o momentach przejścia prostopadłych do powierzchni
mogą zostać wzbudzone przez padające elektrony.
Reguła ta obowiązuje tylko dla kątów rozproszenia bliskich kątowi
padania, gdyŜ tylko w tym przypadku udział dipolowego mechanizmu
rozpraszania elektronów jest przewaŜający.
Dla innych kątów rozproszenia udział mechanizmu dipolowego jest
znikomy i powyŜsza reguła wyboru przestaje obowiązywać (wzbudzone
mogą zostać drgania o momentach przejścia zorientowanych dowolnie
względem powierzchni ).
–
e
Obserwujemy tylko drgania o momentach ⊥ do powierzchni
Θ
Θ
Zastosowanie reguły wyboru do określenia orientacji makrocyklicznego
benzamidu związku na powierzchni Au
C.M. Whelan, J. Phys. Chem. B, 2002, 106 (34), pp 8739–8746
MoŜliwa „płaska” lub „ukośna” orientacja pierścieni benzenowych
H
H
Dipolowy moment przejścia drgania
deformacyjnego
γCH jest skierowany prostopadle
do płaszczyzny pierścienia;
w przypadku równoległego do powierzchni
ułoŜenia pierścieni spełniona będzie reguła wyboru
i dla kąta rozproszenia równego kątowi padania
w widmie powinno pojawić się intensywne pasmo
tego drgania.
Przykład zastosowania:
W jaki sposób etylen wiąŜe się do powierzchni katalizatora?
Download
Random flashcards
66+6+6+

2 Cards basiek49

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

słowka

2 Cards kksenia.kot1997

Create flashcards