Главная
Коллекция "Otherreferats"
Физика и энергетика
EXAFS-спектроскопия - новый метод структурных исследований
EXAFS-спектроскопия - новый метод структурных исследований
Принципиально новые методы структурного анализа, основывающиеся на обработке дальней (протяженной) тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения. Экспериментальные исследования и приложения EXAFS-спектроскопии. Основные характеристики спектров.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.09.2015 |
| Размер файла | 713,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
36
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- 1. EXAFS-спектроскопия - новый метод структурных исследований
- 1.1 Методы экспериментального исследования
- 1.2 Экспериментальные исследования и приложения EXAFS-спектроскопии
- Сопоставление теории и эксперимента
- Приложения EXAFS к исследованиям атомной структуры
- Биоорганические молекулы
- Электронный парамагнитный резонанс
- 1.3 Переходные группы
- 1.4 Условия резонанса
- 1.5 Парамагнитный резонанс и спектроскопия
- 1.6 Основные характеристики спектров ЭПР
- 1.7 Спектрометры ЭПР
- 1.8 Основные типы спектрометров для исследования электронного резонанса
- 1.9 Применение ЭПР
- 1.10 ЭПР в сильных магнитных полях
- 1.11 ЭПР в облученных не щелочно-галоидных кристаллах
- Облученные алмаз и кварц
- Органические вещества
- Пластические массы
- ЭПР в высокотемпературных углях
1. EXAFS-спектроскопия - новый метод структурных исследований
В настоящее время можно говорить о создании принципиально новых методов структурного анализа, основывающихся преимущественно на обработке дальней (протяженной) тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения (РСП). Для обозначения этой структуры используют английскую аббревиатуру EXAFS (extendet X-ray absorption fine structure). Это название получили осцилляции сравнительно малой амплитуды, наблюдаемые в частотной зависимости сечения поглощения рентгеновских квантов, энергии которых превышают на 30-1000 эВ порог ионизации рассматриваемого остовного атомного уровня (рис.1). Анализ EXAFS позволяет во многих случаях достаточно просто определять расстояние от поглощающего атома до ближайшей координационной сферы с точностью до 0.01 Е, а до двух - четырех последующих - с точностью 0.1 Е. Сложнее, но в принципе, возможно, определять также амплитуды тепловых колебаний, тип окружающих атомов и координационные числа. Совокупность методик структурных исследований, основанных на обработке EXAFS, часто называют EXAFS-спектроскопией.
Поскольку сечение фотопоглощения испытывает резкий рост на порогах ионизации остовных атомных уровней, а энергии ионизации различных уровней разных атомов, как правило, существенно отличаются друг от друга, в подавляющем большинстве случаев удается однозначно связать тонкую структуру, наблюдаемую в некотором интервале изменения энергии рентгеновских квантов, с ионизацией определенного остовного уровня. В связи с этим исследование EXAFS позволяет определить структурные характеристики ближайшего окружения атомов заранее выбранного типа. Для иллюстрации сказанного на рис.1 показан ход РСП соединения CuAsSe.
спектр спектроскопия рентгеновский поглощение
На спектре хорошо видны тонкие структуры, связанные с К-ионизацией соседних в периодической таблице атомов мышьяка, селена и меди.
Характер EXAFS определяется ближайшим окружением исследуемых атомов и нечувствителен к наличию или отсутствию дальнего порядка в системе. В связи с этим EXAFS можно наблюдать как в кристаллических, так и в амфорных объектах, сложных молекулах, твердых растворах и т.д.
Экспериментальные исследования тонкой структуры РСП начались еще в 20-е годы. В 1931 г.Р. Крониг высказал предположение, что энергии максимумов и минимумов тонкой структуры спектров твердых тел определяются волновыми числами фотоэлектронов, испытывающих брегговское отражение от кристаллических плоскостей. Эта гипотеза привела к развитию целого направления, связывающего тонкую структуру РСП с наличием дальнего порядка, которое, в конце концов, было признано несостоятельным. С другой стороны, исследуя спектры двухатомных молекул, Крониг показал, что в них структура РСП обусловлена эффектами рассеяния фотоэлектронной волны ближайшими атомами. Утверждение о том, что для расчета EXAFS твердых тел также достаточно учесть рассеяние фотоэлектронной волны на потенциалах поглощающего атома и атомов ближнего окружения, было впервые сделано А.И. Костаревым в 1941 г. В работах выполненных 50-60-х годах И.Б. Боровским, В.А. Батыревым, В.В. Шмидтом и др., было исследовано поведение РСП во многих металлах, сплавах и соединениях. В частности, было установлено, то спектральная протяженность тонкой структуры РСП зависит от температуры образца. В работах А.И. Козленкова в рамках модели сферически усредненного потенциала были выполнены успешные теоретические расчеты EXAFS кристаллических объектов и получена приближенная формула, устанавливающая связь между осцилляциями сечения К-ионизации и межатомными расстояниями.
В 1971 г. Сэйерс, Стерн и Литл, используя модель точечных рассеивателей, формулу для EXAFS, и на ее основе предложили эффективную методику обработки спектров с помощью Фурье-преобразования, дающего возможность достаточно просто находить структурные параметры ближнего окружения атома.
В последующие годы были значительно усовершенствованы экспериментальная техника и методы обработки спектров. Разработаны новые варианты съемки EXAFS по спектрам вторичных продуктов, возникающих при заполнении остовной вакансии - рентгеновским флуоресцентным спектрам, которые позволяют исследовать ближнее окружение примесных атомов малой концентрации (до 0,1%) в объеме образца, электронным спектрам квантового выхода и оже-спектрам, а также спектрам фотостимулированной десорбции ионов, которые позволяют получать сведения о структуре поверхностных слоев ангстремных толщин. Было показано, что тонкая структура, аналогичная EXAFS, наблюдается в спектрах характеристических потерь энергии электронами, в спектрах пороговых потенциалов, в частотной зависимости коэффициента отражения рентгеновского излучения от твердых тел и в ряде других случаев.
1.1 Методы экспериментального исследования
Все методы экспериментального исследования EXAFS прямо или косвенно основываются на определении частотной зависимости сечения поглощения рентгеновских квантов. Нахождение такой зависимости проводится либо путем измерения линейного коэффициента поглощения рентгеновского излучения в исследуемом образце, либо по выходу вторичных частиц: электронов, фотонов или ионов, возникающих при заполнении свободных остовных электронных уровней (остовных вакансий), образующихся при фотопоглощении.
Чаще всего исследования EXAFS для атомов, расположенных в объеме образца, проводится путем съемки РСП "на прохождение". Схема используемой для этого экспериментальной установки показано на рис. 2, где 1-источник рентгеновского излучения с непрерывным спектром, 2 - монохроматор с коллимирующим устройством, выделяющим излучение заданной частоты щ, 3 - пролетный детектор, измеряющий интенсивность рентгеновского излучения, падающего на образец I (щ), 4 - исследуемый образец, 5 - детектор. В случае идеальных детекторов и монохроматоров, а также однородного образца толщиной d, полный линейный коэффициент поглощения µ (щ) находится по стандартной формуле
Этот коэффициент удобно представить в виде суммы
где - коэффициент поглощения электронами атомного уровня, вблизи порога ионизации которого ведутся измерения, а - коэффициент поглощения всеми остальными электронами.
Схема экспериментальной установки для съемки "флуоресцентной EXAFS" (см. рис.2) получается заменой детектора 5 детектором 6, измеряющим - интенсивность исследуемой флуоресцентной линии. Эффективность флуоресцентного метода съемки EXAFS существенно зависит от типа используемого детектора, который, с одной стороны, должен обеспечивать энергетическое разрешение, достаточное для надежного отделения исследуемой флуоресцентной линии от фона, с другой - быть как можно более светосильным. Оценки соотношения сигнал/шум показали, что выбор оптимальной регистрирующей аппаратуры определяется соотношением и эффективности флуоресцентного детектора.
Из-за достаточно большой длины свободного пробега рентгеновских квантов в веществе при съемке EXAFS описанными методами можно получить информацию лишь об атомах, расположенных в объеме образца. Исследования поверхностных слоев проводят, определяя зависимость потока вторичных заряженных частиц, образующихся в ходе заполнения остовных вакансий, от частоты первичного рентгеновского излучения. К числу таких частиц относятся: быстрые оже-электроны с энергиями порядка нескольких сотен электрон-вольт, возникающие при безрадиационном заполнении первичной остовной вакансии; медленные электроны каскада, образующегося при торможении быстрых электронов в среде, а также ионы, испускаемые с поверхности образца под действием рентгеновского излучения (фотостимулированная десорбция ионов). Из-за малых длин пробега заряженных частиц в веществе все методики, основанные на регистрации таких частиц, дают информацию об атомах приповерхностных слоев, вследствие чего они получили общее название поверхностный (surface) EXAFS, сокращенно - SEXAFS. Съемка SEXAFS путем регистрации оже-электронов требует использования электронного спектрометра и позволяет исследовать поверхностные слои толщиной 1-2 нм. Измерение интегральной интенсивности выхода электронного каскада проще, так как не требует применения спектрометрических систем. Оно традиционно называется измерением квантового выхода и может проводиться как при наложении на образец слабого электрического поля, тормозящего вылетающие электроны (квантовый выход с дискриминацией по энергии, или частичный квантовый выход), так и без него (полный квантовый выход). Наложение положительного потенциала на образец устраняет наиболее интенсивную компоненту электронного каскада - электроны самых малых энергий, которые имеют сравнительно большие, до нескольких сотен ангстрем, длины пробега в веществе. Оставшиеся электроны средних энергий тормозятся очень быстро и имеют пробеги меньше, чем пробеги быстрых оже-электронов. Считается, что наименьшие пробеги (порядка моно слоя) имеют фотодесорбируемые ионы, вследствие чего по их выходу можно получать сведения о самых поверхностных слоях образцов. Возможность экспериментально исследовать поверхностные слои различных толщин с использованием различных методик съемки SEXAFS открывает перспективы для проведения весьма тонких экспериментов.
Схема установки для съемки SEXAFS аналогична схеме, приведенной на рис.2, с той разницей, что вместо детектора 6 рентгеновского флуоресцентного излучения используется то или иное устройство для регистрации вторичных заряженных частиц.
Рассмотрим подробнее требования к используемым образцам. В случае больших процентных содержаний исследуемого элемента выгоднее снимать РСП методом "на прохождение". Оптимальная толщина образцов d в этом случае порядка длины свободного пробега рентгеновских квантов, точнее (оптимальная толщина железной фольги составляет, к примеру, 3 мкм). Если дополнительно учесть, что образец должен быть достаточно однородным и не содержать микропор (нарушение этих требований может привести к существенным ошибкам при обработке спектров), становится очевидным, что приготовление образцов для съемки EXAFS "на прохождение", особенно при исследовании легких атомов, является сложной задачей. Следует отметить также, что при работе с излучением, энергия которого меньше 5 кэВ, образец следует поместить в вакуум из-за сильного поглощения такого излучения в воздухе. При съемке флуоресцентной EXAFS требования к образцу становятся боле слабыми: он должен быть только достаточно однородным. Исследования SEXAFS резко повышают требования к вакууму в камере образца и к качеству его поверхности.
Диапазон исследований с использованием EXAFS существенно расширяется, если предусмотреть возможность изменения температуры образца и давления.
Если рентгеновское излучение линейно поляризовано и образец анизотропен, EXAFS в общем случае меняется с изменением ориентации вектора поляризации относительно образца. Эта зависимость содержит дополнительную структурную информацию.
1.2 Экспериментальные исследования и приложения EXAFS-спектроскопии
Сопоставление теории и эксперимента
Детальное сравнение экспериментальных и рассчитанных нормализованных EXAFS подтвердило гипотезу о "химической трансферабельности" фаз атомного рассеяния и показало, что фазы, найденные при обработке EXAFS одного соединения, позволяют с хорошей точностью описать дальнюю тонкую структуру РСП в других соединениях, содержащих те же пары атомов. Полное сопоставление теории и эксперимента требует использования теоретических амплитуд и фаз атомного рассеяния.
Приложения EXAFS к исследованиям атомной структуры
Бездефектные кристаллы (суперионные проводники, соединения с переменной валентностью)
Хотя традиционные методы структурного анализа имеют, как правило, несомненные преимущества при исследовании бездефектных кристаллов перед методами EXAFS-спектроскопии, последние в ряде случаев дают ценную дополнительную информацию об исследуемых объектах. Это обусловлено, прежде всего, тем, что при обработке EXAFS сравнительно просто можно получать сведения о двухчастичной функции распределения атомов заданного типа. Напротив, интенсивности брегговских максимумов определяются параметрами одночастичной функции распределения и не зависят тем самым от того, насколько сильно скоррелировано движение соседних атомов.
Анализ результатов, полученных при обработке EXAFS-спектров, дал, в частности, нетривиальную дополнительную информацию при изучении природы суперионной проводимости в ряде кристаллов, в том числе в галогенидах меди и AgI. Явление суперионной проводимости, как известно, заключается в резком, иногда скачкообразном, росте с температурой электропроводности твердых тел с ионным типом связи до величин, типичных для жидких электролитов. С помощью дифракционных методов было установлено, что появление суперионной проводимости в исследуемых соединениях происходит в результате фазового перехода I рода, причем ионы галогенов остаются связанными в узлах решетки, а высокая электропроводность обусловлена резким ростом подвижности катионов. Кроме того, величина скачка энтропии в точке перехода, равная приблизительно половине величины, характерной для плавления исследуемых кристаллов, также позволяет говорить о "плавлении" катионной решетки.
Существенные результаты были получены при исследовании методами EXAFS-спектроскопии тех соединений редкоземельных (РЗ) элементов, где имеет место явление промежуточной валентности (ПВ). В этих соединениях у ионов РЗ элементов, занимающих структурно эквивалентные позиции, наблюдаются различные числа квазиатомных 4f-электронов.
Хорошо известно, что величины ионных радиусов РЗ ионов в различных валентных состояниях значительно отличаются руг от друга. Это приводит к соответствующему изменению среднего значения постоянной кристаллической решетки при изменении средней валентности.
Обнаружение явления ПВ заставляет предполагать существование процессов электронного обмена между хорошо локализованными 4f-уровнями РЗ ионов и делокализованными состояниями полосы проводимости. Важным вопросом для физики соединений с ПВ является вопрос о том, успевает ли измениться расстояние от РЗ иона до ближайших соседей вслед за изменением числа заполнения его 4f-уровня или же в соединении имеется всего одно межатомное расстояние, соответствующее среднему радиусу РЗ иона. Дифракционные методы не позволяют различать две указанные возможности, в то время как EXAFS-спектроскопия дает достаточно прямой ответ на поставленный вопрос. Если межатомные расстояния успевают измениться, то в ПРФРА должны наблюдаться либо два максимума, соответствующие различным значениям межатомных расстояний, либо один пик, но значительно уширенный. Выполненные работы показали, что во всех исследованных случаях в ПРФРА существует лишь один максимум, положение которого соответствует среднему расстоянию от РЗ иона до ближайших соседей, а ширина не превышает ширину максимума для аналогичной пары поглотитель-рассеиватель в соединении с фиксированной валентностью. Иными словами, данные EXAFS-спектроскопии позволяют заключить, что электронный обмен между 4f-состояниями и полосой проводимости в соединениях ПВ происходит столь быстро, что параметры атомной системы формируются под влиянием среднего заряда РЗ иона, а не его мгновенного значения.
Биоорганические молекулы
Весьма эффективно EXAFS-спектроскопия используется при исследовании ближнего окружения тяжелых атомов (обычно металлов), входящих в состав сложных органических молекул. Актуальность таких исследований обусловлена тем, что именно атомы металлов вместе с ближайшим окружением (активные центры) часто играют важную роль в биохимических процессах (например, группы гемов в гемоглобине). Получение нужной информации об отдельны атомах в чрезвычайно больших и сложных молекулах традиционными методами является непростой задачей. EXAFS-спектроскопия может как уточнить сведения, полученные при обработке дифракционных данных, так и оказаться основным источником структурной информации. Немаловажным с методической точки зрения является то обстоятельство, что для съемки EXAFS не нужны кристаллические образцы.
Спиновые стекла. Одной из наиболее перспективных областей применения EXAFS-спектроскопии является исследование геометрии ближнего окружения примесных атомов в конденсированных средах (примеси в объеме и на поверхности твердых тел, растворы и т.п.). Здесь в полной мере проявляется преимущество избирательного характера, присущего спектральным методам, - возможность исследовать ближнее окружение атомов только нужного типа. Эта возможность, в частности, была успешно использована при исследовании спиновых стекол.
Спиновые стекла образуются в твердых растворах парамагнитных ионов переходных или редкоземельных металлов в немагнитных матрицах. Поведение магнитной восприимчивости таких систем при низких температурах указывает на существование в них магнитного фазового перехода, который не сопряжен, однако, с появлением сколь-нибудь простого упорядочения в спиновой системе. Принятая точка зрения состоит в том, что выше температуры фазового перехода направление магнитного момента каждого иона непрерывно меняется со временем. При низких температурах эти флуктуации прекращаются, и магнитные моменты на примесных ионах становятся фиксированными, но ориентированными в пространстве случайным образом. Такое строение спиновой системы примесных ионов было названо спиновым стеклом, хотя со структурной точки зрения объекты, в которых образуются спиновые стекла, могут представлять собой как твердые растворы малых концентраций в кристаллических матрицах, так и концентрированные аморфные системы.
Твердые растворы. Работы по спиновым стеклам - важный, но далеко не единственный пример успешного применения методов EXAFS-спектроскопии при исследовании твердых растворов. Имеется большое число публикаций, посвященных изучению этими методами структуры ближнего окружения примесных атомов в металлах и ее изменение в ходе распада твердых растворов. Так, например, были исследованы растворы Cu, Zn и Mg, в Al, Fe в Cu и Cu в Ti.
Наиболее подробно изучен раствор Cu в Al, при распаде которого наблюдается значительное число промежуточных фаз. Неупорядоченная б-фаза изучалась в работе для растворов, содержащих 2 и 2,5 атомных % меди, а также в работе для раствора, содержащего 0,5 атомных % меди.
Целью работы было исследование точности выполнения закона Вегарда, предсказывающего в рамках методов континуальной теории упругое изменение расстояний от примесного атома до ближайших соседей. Как всегда в случае прецизионных измерений, сначала анализировались спектры модельных соединений. В частности, в упорядоченном сплаве с помощью подбора соответствующего значения удалось добиться совпадения с кристаллографическими данными с точностью до 0,01 Е для двух ближайших координационных сфер атома меди. Используя полученные при этом фазы и фазы, взятые из других эталонных измерений, авторы нашли величины -изменения межатомных расстояний Cu - Al по сравнению с расстоянием Al - Al в матрице. Аналогичные данные были получены для растворов Zn - Al и Mg - Al (см. табл.1, где приведены также соответствующие величины , следующие из закона Вегарда).
Таблица 1
Изменение межатомных расстояний в разбавленных твердых растворах
|
Е |
, Е |
||
|
Cu - Al 2 ат. % Zn - Al 0,83 ат. % Mg - Al 3 ат. % Mg - Al 7 ат. % |
-0,125 0, 200 +0,075 +0,085 |
-0,043 0,007 +0,038 +0,042 |
-результаты EXAFS-спектроскопии,
-результаты, полученные по закону Вегарда.
Видно, что величины отличаются от экспериментальных значений иногда в три раза, что говорит о неприменимости теории упругости при описании искажений решетки в окрестности примесных атомов. Нет другой методики, кроме EXAFS-спектроскопии, позволяющей даже в принципе провести подобные исследования.
Исследование структуры поверхностных слоев. Возможности EXAFS-спектроскопии при исследовании поверхностей хорошо иллюстрируются на примере изучения брома, адсорбированного на графите. При выполнении эксперимента в качестве подложки использовалась пленка "графойл" - конгломерат маленьких графитовых кристаллов с большой удельной площадью поверхности ~ 22 . Приблизительно 50% кристаллитов в графойле ориентированы хаотически, а остальная часть параллельна макроскопической поверхности образца со среднеквадратичным отклонением ~ 15°. Большая удельная поверхность образца и малое сечение ионизации атомов углерода в окрестности К-края поглощения брома позволили снимать К-спектры поглощения брома, используя традиционную технику "на прохождение" даже в случае, когда адсорбированный слой брома составлял доли монослоя. Метод дифракции медленных электронов (ДМЭ) показывает, что при различных температурах и поверхностных концентрациях брома реализуется по меньшей мере, пять фаз: "решеточный газ", "жидкость", две "кристаллические" поверхностные фазы и многослойная или объемная твердотельная фаза.
Аморфные системы. Впервые возможности новых методов при исследовании аморфных твердых тел были проиллюстрированы на примере сопоставления EXAFS К-края Ge в кристаллическом и аморфном . В работе обнаружено, что первая координационная сфера, включающая в себя атомы кислорода, не претерпевает в аморфном образце сколь-нибудь заметных искажений, в то время как второй и последующие максимумы в Фурье-трансформанте EXAFS, отвечающие более далеким координационным сферам, в аморфном практически исчезают. Этот пример демонстрирует возможности EXAFS-спектроскопии при качественном исследовании аморфных систем. В частности, используя традиционные методы обработки EXAFS, легко ответить на важный для технологии вопрос о том, являются ли приготовленные образцы аморфными или ультрамелкодисперсными.
В то же время традиционные методы обработки EXAFS, основанные на Фурье-преобразовании спектров, оказываются практически бессильными в случае, если используемая ПРФРА не содержит хорошо выраженных максимумов. Это указывает на необходимость создания более совершенных методов обработки EXAFS, поскольку одной из главных задач количественного исследования аморфных систем является получение ПРФРА в достаточно широком интервале изменения межатомных расстояний, где исследуемая функция ведет себя зачастую достаточно плавно.
Интеркалированные соединения. Методы EXAFS-спектроскопии нередко позволяют получить важную информацию о структуре интеркалированных соединений, которые образуются при введении примесных атомов, молекул или комплексов в межслоевое пространство кристаллов со слоистой структурой (графит). Такие соединения зачастую обладают ценными в прикладном отношении физико-химическими свойствами: высокой электропроводностью, каталитической активностью и т.д., что вызывает непрерывно растущий интерес к ним.
Исследование EXAFS итеркалированных атомов может дать прямые сведения о характере их взаимодействия с матрицей. В случае если примесные атомы удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, они удалены от окружения и имеют большие амплитуды тепловых колебаний, что должно приводить к значительному уменьшению амплитуды EXAFS.
Катализаторы. Для изготовления высокоэффективных и избирательных катализаторов безусловно, необходимо знать взаимосвязь между каталитической активностью и атомным строением катализаторов. Из-за высокой дисперсности каталитических систем есть все основания ожидать, что их атомное строение сильно отличается от массивных металлов и в существенной степени определяется технологией приготовления образцов.
Одной из проблем гетерогенного катализа является исследование геометрии металлических кластеров катализатора на подложке.
Возможность определять с помощью EXAFS не только межатомные расстояния, но и тип ближайших соседей позволила определить бинарного рутений-медного катализатора.ru и Cu практически не смешиваются друг с другом в массивных образцах, поэтому исследование такого катализатора, содержащего Ru и Cu в равных атомных пропорциях, представило особый интерес. Анализ состава ближайшего окружения атомов Ru и Cu, проведенный по EXAFS-спектрам, показал, что атомы Ru окружены в среднем 11 соседями, из которых ~90% - атомы Ru, а атомы Cu - 9 соседями, из которых только 50% Ru. Это позволило заключить, что атомы Ru образуют сердцевину ультрамелкодисперсных каталитически активных частиц, в то время как атомы Cu лежат на их поверхности.
Несмотря на несомненные серьезные успехи EXAFS-спектроскопии, вряд ли будет ошибочным утверждение, что она находится еще на начальной стадии своего развития. Надежность получающихся результатов нередко зависит от опыта и искусства исследователя. Это обусловлено в значительной степени недостаточной теоретической обоснованностью ряда этапов обработки экспериментальных спектров. Наибольшие трудности возникают при обработке начального, длинноволнового участка EXAFS. Применение EXAFS-спектроскопии для проведения более тонких структурных исследований ограничивается также неточностями, внутренне присущими традиционной процедуре фурье-фильтрации. Все это указывает на важность дальнейших работ, направленных на усовершенствование как теории, так и методов обработки EXAFS. Наиболее актуальными представляются следующие задачи.
1. Вывод формул, описывающих EXAFS, в рамках более реалистического, чем muffin-tin, приближения для кристаллического потенциала.
2. Проведение детального анализа роли многократного рассеяния и многоэлектронных эффектов при формировании длинноволнового участка EXAFS. Непосредственно к этой задаче примыкает задача адекватного описания ближней тонкой структуры РСП.
Нет сомнений в том, что прогресс исследований, связанных с применением EXAFS-спектроскопии, невозможен без серьезных разработок новой экспериментальной техники.
Электронный парамагнитный резонанс
Явление электронного парамагнитного резонанса было открыто в 1944 году Евгением Константиновичем Завойским, который обнаружил, что парамагнитный образец, помещенный в постоянное магнитное поле, может поглощать энергию подаваемого на него электромагнитного поля. Поглощение электромагнитного излучения парамагнитными образцами имело избирательный (резонансный) характер, поскольку оно наблюдалось лишь при определенном соотношении между напряженностью постоянного магнитного поля и частотой переменного электромагнитного поля. Поэтому открытое явление получило название электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Метод ЭПР нашел широкие применения в физике, химии, биологии и медицине. В статье рассмотрены история открытия и физические основы явления ЭПР, принципиальные схемы спектрометров ЭПР и сущность информации, получаемой методом ЭПР, приведены примеры спектров ЭПР в химических и биологических системах различного происхождения.
Электронный парамагнитный резонанс http://www.chemport.ru/ electronspinresonance. shtml (ЭПР), резонансное поглощение электромагнитной энергии в сантиметровом или миллиметровом диапазоне длин волн веществами, содержащими парамагнитные частицы. ЭПР - один из методов радиоспектроскопии.
1.3 Переходные группы
Парамагнетизм наблюдается в тех случаях, когда система зарядов имеет отличный от нуля результирующий момент количества движения. Если этот момент создан электронами, то говорят об электронном парамагнетизме. Электронный парамагнетизм существует:
1. у всех атомов с нечетным числом электронов, например у атомов азота или водорода;
2. у ионов, имеющих частично заполненные внутренние электронные оболочки, например у ионов элементов переходных групп;
3. у молекул с нечетным числом электронов, таких, как NO;
4. у небольшого числа молекул с четным числом электронов, обладающих отличным от нуля результирующим моментом количества движения, таких, как О2;
5. у свободных радикалов, например у СН3. такие радикалы являются химическими соединениями с неспаренными электронами. Они могут быть образованы, в частности, при действии ядерного излучения на растворы и твердые тела;
6. у центров окраски, которые представляют собой главным образом электроны или дырки, задержанные в различных местах кристаллической решетки;
7. у металлов и полупроводников из-за наличия в них свободных электронов.
Во всех перечисленных случаях могут наблюдаться переходы между зеемановскими подуровнями во внешнем магнитном поле. Вещества, содержащие ионы различных переходных групп, являются парамагнитными веществами.
Полное описание парамагнитных веществ должно включать в себя данные по парамагнитному резонансу, оптическим спектрам поглощения, поведению магнитной восприимчивости и теплоемкости при низких температурах, по парамагнитной релаксации и фадеевскому вращению. Все эти данные взаимно дополняют друг друга. В тех случаях, когда парамагнитный резонанс может быть исследован, он дает наиболее прямые и точные сведения об основном состоянии парамагнитных ионов и о влиянии кристаллического окружения на их энергетические уровни. Точность, с которой можно измерить парамагнитный резонансный спектр, позволяет найти значения важных параметров, характеризующих "внутрикристаллическое поле". Это помогает в свою очередь расшифровать тонкую структуру оптических спектров поглощения в твердых телах.
Электронные конфигурации переходных групп.
|
Группа железа |
Группа палладия |
|||||
|
Атомный номер |
элемент |
Основное состояние |
Атомный номер |
элемент |
Основное состояние |
|
|
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn |
(Ar) 3d4 34 34 34 34 34 34 33 34 34 |
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 |
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd |
(Kr) 4d5 45 45 45 45 45 4 5 4 45 45 |
|
|
Группа редких земель |
Группа платины |
|||||
|
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 |
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb |
(Xe) 5d6 456 46 46 46 46 46 456 456 456 46 46 |
71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 |
Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg |
(La) 5d6 56 56 56 56 56 56 56 56 56 |
|
|
Группа актинидов |
||||||
|
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 |
As Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf E Fm |
(Rn) 67 67 67 56d 7 57 57 |
1.4 Условия резонанса
Если свободный ион с результирующим моментом количества движения J помещен в магнитное поле H, то положение зеемановских энергетических уровней определяется выражением:
W=gHM,
где g - фактор Ланде:
g= 1=
L и S-квантовые числа орбитального и спинового моментов; М - квантовое число составляющей результирующего момента J вдоль направления поля действующего на ион, = eh/4рmc - магнетон Бора, e и m - заряд и масса электрона, c - скорость света, h - постоянная Планка.
Если под прямым углом к постоянному полю H приложить переменное поле частоты , то оно будет вызывать магнитные дипольные переходы, подчиняющиеся правилу отбора М=1. Магнитное поле, необходимое для расщепления, равного энергии кванта с частотой , определяется из соотношения:
h=gH (*)
расположение энергетических уровней при наложении магнитного поля показано на рис. №1. видно, что расщепление между двумя энергетическими уровнями линейно возрастает с возрастанием напряженности магнитного поля и для данного поля равно H равно . Если теперь образец поместить в переменное поле частоты , то при условии (*) часть электронов с нижнего уровня перейдет на верхний, поглотив при этом энергию переменного поля. В то же время будет иметь место переход электронов с верхнего уровня на нижний, который будет сопровождаться испусканием энергии с частотой . Однако для любой системы при тепловом равновесии в основном состоянии будет находиться больше электронов, чем на верхнем уровне и, следовательно, в итоге будет происходить поглощение излучения частоты .
Рис. 1. Расположение энергетических уровней одного неспаренного электрона при отсутствии сверхтонкого взаимодействия
В простейшем случае одного электрона, когда квантовое число L равно нулю, g - фактор равен 2, или точнее 2,00229. Уравнение (*) можно переписать в более удобной форме:
g=
где H - напряженность магнитного поля, измеряемая в килоэрстедах, а - длина волны в сантиметрах. Из уравнения (*) можно заключить, что условию парамагнитного резонанса может удовлетворить даже при низких частотах переменного поля.
Поглощение энергии происходит при опрокидывании (переворачивании) спина электрона, направленного первоначально по магнитному полю. При обратных переходах говорят об индуцированном испускании. В системе, находящейся в тепловом равновесии, нижнее состояние имеет большую "населенность". Следовательно, в этом случае поглощение будет преобладать над испусканием.
Условие резонанса по существу является одним и тем же как для электронных, так и для ядерных магнитных переходов. Разница состоит лишь в том, что в случае ядерного резонанса уравнение (*) вместо магнетона Бора входит ядерный магнетон. Поэтому электронный парамагнитный резонанс наблюдается при микроволновых частотах в диапазоне мгГц, тогда как при исследовании ядерного магнитного резонанса обычно используют диапазон коротких радиоволн.
1.5 Парамагнитный резонанс и спектроскопия
Парамагнитный резонанс является основной частью спектроскопии, так как дает возможность определять положение энергетических уровней магнитных частиц. Представляет интерес рассмотреть особенности парамагнитного резонанса сравнительно со спектроскопией в области оптических частот.
1. Отметим, прежде всего, что диапазон применяемых в опытах по магнитному резонансу частот находится между 106 и 1011 Гц. Использование этих частот, лежащих за пределами инфракрасной части спектра. Позволяет с большой точностью исследовать такие малые расщепления энергетических уровней, которые недоступны или почти не доступны оптическим методам.
2. Для радиочастотной области вероятность спонтанных переходов очень мала, так как она пропорциональна . Поэтому при излучении парамагнитного резонанса приходится иметь дело только с вынужденными поглощением и испусканием.
3. Эффект парамагнитного резонанса является весьма тонким; возможность его наблюдения, помимо высокой чувствительности радиотехнических методов детектирования, связана с огромным числом вступающих в игру фотонов. Так, мощности 1 мВт соответствует п фотонов в 1 сек частоты 1014 Гц.
4. Из соотношений неопределенности между числом фотонов и фазой электромагнитной волны вытекает, что в нашем случае благодаря огромной величине п фаза будет определена с весьма большой точностью. Следствием этого является возможность рассматривать электромагнитное поле в радиоспектроскопии как классическую величину.
5. В области оптических частот ширина линии всегда очень мала по сравнению с основной частотой. В исследованиях парамагнитного резонанса соотношение между этими величинами становится совсем другим, так как взаимодействия, вызывающие расширение линий, могут иметь одинаковый порядок с энергетическими расщеплениями, определяющими резонансные частоты. Поэтому у линий парамагнитного резонанса ширина нередко сравнима с основной частотой и может быть измерена с большой точностью. Это открывает большие возможности исследования различных типов взаимодействий в парамагнетиках путем анализа формы и ширины линий парамагнитного резонанса и характера их зависимости от различных факторов.
6. Важнейшими факторами, определяющими ширину линии, являются магнитные дипольные взаимодействия, обменные силы, локальные электрические поля, создаваемые окружение магнитных частиц, и, наконец, тепловое движение; естественная ширина линий радиочастотных линий спектров совершенно ничтожна.
7. Спектры парамагнитного резонанса излучаются не путем изменения частоты падающего излучения, а посредством изменения собственных частот поглощающих систем. Это изменение производится путем вариации статического магнитного поля.
1.6 Основные характеристики спектров ЭПР
Тонкая структура линий ЭПР
Если спиновый и орбитальный моменты в атоме отличны от нуля, то за счет взаимодействия спинового и орбитального моментов (спин-орбитальное взаимодействие) энергетические уровни могут дополнительно расщепиться. В результате этого вид спектра ЭПР усложнится, и вместо одной спектральной линии в спектре ЭПР появятся несколько линий. В этом случае говорят о том, что спектр ЭПР имеет тонкую структуру. При наличии сильного спин-орбитального взаимодействия расщепление зеемановских уровней может наблюдаться даже при отсутствии внешнего магнитного поля.
Сверхтонкая структура линий ЭПР
Если ядро парамагнитного иона также обладает магнитным моментом, соответствующим его спину I, который имеет 2I+ 1 ориентаций в поле H, благодаря взаимодействию ядерного спина со спином электронной оболочки в спектре ЭПР наблюдается также сверх тонкая структура. Например, если мы имеем ион с S=1/2 и I=3/2, то при достаточно сильных полях оба зеемановских уровня с =1/2 ( - магнитное спиновое квантовое число) расщепляются на четыре подуровня и их энергия будет линейно меняться с полем (рис. 2)
Рис. 2. Схема зеемановской зависимости положения энергетических уровней иона при возрастании внешнего поля Н и переходах между этими уровнями, приводящих к возникновению сверхтонкой структуры спектра ЭПР парамагнитного иона со спиновым квантовым числом электронной оболочки S=1/2 и ядра I=3/2.
Все переходы соответствуют правилу отбора =0, =1. Цифры под схематическим изображением линий сверхтонкой структуры (внизу рисунка) указывают значения ядерного магнитного квантового числа уровней, между которыми происходит соответствующий переход.
Рис. 3. Сверхтонкая структура спектра ЭПР иона в водном растворе при фиксированной частоте переменного электромагнитного поля р=9345 Мгц. По оси ординат отложена интенсивность линий, по оси абсцисс - внешнее постоянное магнитное поле в пределах от 2900 до 4300 э.
При заданной частоте внешнего электромагнитного поля переходы с =0 будут происходить при четырех значениях внешнего поля H - это будут линии сверхтонкой структуры ЭПР. Сверхтонкую структуру ЭПР впервые наблюдал Пенроз, следуя указанию Гортера. На рис.3 приведена картина фактически наблюдаемой сверхтонкой структуры в ЭПР для иона в водном растворе при /2р=9345 Мгц.
Ширина линий спектра ЭПР
Взаимодействия, влияющие на ширину линии электронного резонанса, можно объединить в три основные группы:
дипольное спин-спиновое взаимодействие;
спин-решеточное взаимодействие;
обменное взаимодействие.
Дипольное спин-спиновое взаимодействие может также иметь место и между электронными спинами, и если концентрация свободных радикалов достаточно велика, то это взаимодействие приведет к значительному большому уширению, чем уширение вследствие взаимодействия с ядрами.
Спин-решеточным взаимодействием называют любой процесс, при котором спины передают избыток своей энергии молекулам или твердому телу, вместо того, чтобы распределить ее между другими спинами, как это происходит при спин-спиновом взаимодействии. Имеется несколько различных процессов, которые могут обеспечить это взаимодействие, но большинство из них связано со спин-орбитальным взаимодействием, так как термические колебания молекулы или "решетки" более непосредственно связаны с орбитальным движением электронов.
Как спин-спиновое взаимодействие, так и спин-решеточное взаимодействия могут быть охарактеризованы "временем релаксации", которое определяется как время. Необходимое для системы спинов, чтобы потерять 1/e часть избытка энергии. Определенное таким образом время спин-решеточной релаксации обозначается , а время спин-спиновой релаксации обозначается . Если ширину линии определяют только эти два взаимодействия, то можно записать:
На практике температуру парамагнитного образца понижают до тех пор, пока нельзя будет пренебречь спин-решеточным взаимодействием; тогда ширина линии определяется только спин-спиновым взаимодействием
Следующим типом основного взаимодействия, влияющего на ширину линии парамагнитного резонанса свободных радикалов, является "обменное взаимодействие". Это взаимодействие обусловлено тем, что электроны способны менять ориентации своих спинов при обмене между различными атомами или молекулярными орбитами. Если обмен происходит между электронами в идентичных энергетических состояниях, что обычно встречается у свободных радикалов, то в этом случае происходит усреднение дипольного уширения и сужение линии. Таким образом, имеется большое сходство между сужением, обусловленным быстрым движением молекул в жидкости и обменным взаимодействием, наблюдаемым в твердых телах. В первом случае положение взаимодействующих ядерных диполей модулируется и усредняется вследствие броуновского движения. В последнем случае модулируется ориентация электронных магнитных диполей и уменьшается уширение. В обоих случаях вводится новый механизм, с помощью которого магнитная энергия может быть превращена в термическую; при этом получается новое время спин-решеточной релаксации.
1.7 Спектрометры ЭПР
Основные узлы спектрометра электронного парамагнитного резонанса.
источник излучения с длиной волны ~ 3 см.
поглощающая ячейка, в которую помещается образец и в которой концентрируется микроволновая энергия.
большой магнит, создающий постоянное магнитное поле напряженностью~3000 эрстед, в которое помещается образец.
детектор для измерения поглощенной образцом энергии при резонансе.
системы регистрации и записи.
Расположение этих узлов в схеме простейшего спектрометра для излучения ЭПР, работающего при комнатной температуре, показана на рис.4.
Рис. 4. Схема узлов простейшего спектрометра ЭПР
Стандартный радиолокационный клистрон, подключенный волноводной системе, служит в качестве источника излучения с длиной волны 3см. энергия излучения подводится к объемному резонатору, являющемуся поглощающей ячейкой и обладающему свойством накапливать микроволновую энергию. Исследуемый образец помещается в центр резонатора, где напряженность микроволнового поля имеет максимальное значение. Выходной волновод от резонатора соединен с кристаллическим детектором, на котором создается постоянное напряжение, пропорциональное уровню падающей на него микроволновой мощности. Системы усиления и регистрации могут иметь различные варианты. В простейшем из них основное постоянное поле модулируется переменным полем амплитуды. Выходной сигнал с кристаллического детектора усиливается широкополосным низкочастотным усилителем и подается на вертикально отклоняющие пластины осциллографа. Напряжение на пластинах горизонтальной развертки синхронизовано с модуляцией поля, и, таким образом, линия поглощения регистрируется непосредственно на экране осциллографа. Спектрометр с такой системой регистрации сигнала называется "видеоспектрометром". Он прост в изготовлении и в работе, но не обладает достаточно высоким отношением сигнала к шуму.
1.8 Основные типы спектрометров для исследования электронного резонанса
Схема простого микроволнового спектрометра приведена на рис.4. было показано, что наличие свободных радикалов или других парамагнитных частиц определяется по поглощению энергии в резонаторе в тот момент, когда поле проходит резонансное значение. В спектрометре с проходным резонатором упомянутое поглощение энергии появляется в виде небольшого изменения уровня мощности, падающей на детектор. На рис.5 а это показано в виде изменения уровня выходного напряжения детектора. Методы обнаружения сигнала, представляющего собой небольшое изменение высокого постоянного уровня мощности, недостаточно эффективны; значительно лучшие результаты получаются в тех случаях, когда основной уровень мощности равен нулю. Последнее требует применения своего рода нуль-метода или системы балансного моста, простой вариант которой показан на рис.5 б.
Рис. 5. Блок-схемы спектрометров с проходным и отражательным резонатором.
а - спектрометр с проходным резонатором. Сигнал резонансного поглощения показан в виде относительно небольшого изменения уровня выходного напряжения детектора.
б - спектрометр с отражательным резонатором. Сигнал поглощения показан в виде относительно большого изменения уровня выходного напряжения детектора.
В этой системе основной частью моста является либо двойной тройник, либо гибридное кольцо. Если к плечу 1 такого элемента подвести энергию, то она разделится поровну между плечами 2 и 3, а в плечо 4 она пройдет только в случае рассогласования плечей 2 или 3. Объемный резонатор, содержащий исследуемый образец, присоединяется к плечу 2 и согласовывается с плечом 3 таким образом, чтобы в отсутствие поглощения микроволновая энергия не попадала в плечо 4. в момент, когда выполняется условие резонанса, в резонаторе поглощается энергия, появляется разбаланс моста и в плечо 4 проходит сигнал. Таким образом, если к плечу 4 присоединить детектор, то на него будет падать сигнал только при наличии резонансного поглощения.
Рассмотренные два простых типа микроволновых схем, т.е. схема с проходным резонатором и балансная схема с отражательным резонатором, лежат в основе всех спектрометров электронного резонанса.
Первая является более простой и легко регулируется, вторая же применяется в более чувствительных спектрометрах и дает возможность изучать как поглощение, так и дисперсию.
1.9 Применение ЭПР
По спектрам ЭПР можно определить валентность парамагнитного иона, симметрию его окружения, что в сочетании с данными рентгеновского структурного анализа дает возможность определить положение парамагнитного иона в кристаллической решетке.
Значение энергетических уровней парамагнитного иона позволяет сравнивать результаты ЭПР с данными оптических спектров и вычислять магнитные восприимчивости парамагнетиков.
Метод ЭПР позволяет определять природу и локализацию дефектов решетки, например центров окраски. В металлах и полупроводниках возможен также ЭПР, связанный с изменением ориентации спинов электронов проводимости. Метод ЭПР широко применяется в химии и биологии, где в процессе химических реакций или под действием ионизирующего излучения могут образовываться молекулы с незаполненной химической связью - свободные радикалы.
Их g-фактор обычно близок к , а ширина линии ЭПР мала. Из-за этих качеств один из наиболее устойчивых свободных радикалов (), у которого g=2,0036, используется как стандарт при измерениях ЭПР.
В биологии ЭПР изучаются ферменты, свободные радикалы в биологических системах и металлоорганических соединениях.
1.10 ЭПР в сильных магнитных полях
Подавляющее число экспериментальных исследований парамагнитного резонанса выполнено в магнитных полях, напряженность которых меньше 20 кэ. Между тем применение более сильных статических полей и переменных полей более высоких частот значительно расширило бы возможности метода ЭПР, увеличило бы даваемую им информацию. В ближайшем будущем станут доступными постоянные магнитные поля до 250 кэ и импульсные поля, измеряемые десятками миллионов эрстед. Это означает что зеемановские расщепления в постоянных полях будут достигать примерно 25 , а а в импульсных полях - величины еще на два порядка большей. Лоу при помощи спектрометра со сверхпроводящим магнитом проводил измерения ЭПР в полях H065 кэ. Прохоров с сотрудниками наблюдал сигналы ЭПР на длине волны =1,21 мм.
Большую пользу сильные магнитные поля должны принести для излучения редкоземельных ионов в кристаллах, интервалы между штарковскими подуровнями которых имеют порядок 10-100 . Эффект ЭПР в обычных полях нередко отсутствует из-за того, что основной штарковский уровень оказывается синглетом, или потому, что переходы между зеемановскими подуровнями основного крамерсова дублеты запрещены. Эффект же благодаря переходам между различными штарковскими подровнями, вообще говоря, возможен. Далее, кристаллическое поле в редкоземельных кристаллах характеризуется большим числом параметров, для определения которых знания g - тензора основного крамерсова дублета недостаточно.
Сильные магнитные поля могут быть использованы и для изучения ионов группы железа, в особенности, таких как у которых имеются расщепления порядка 10100 .
В применении к обменно-связанным парам сильные магнитные поля позволят путем наблюдения эффекта, обусловленного переходами между уровнями с различными значениями результирующего спина S пары со спектроскопической точностью измерить параметр обменного взаимодействия J.
Парамагнитный резонанс в сильных магнитных полях будет обладать рядом особенностей. Эффекты насыщения намагниченности будут происходить при относительно высоких температурах. При не очень низких температурах поляризация ионных магнитных моментов будет настолько велика, что помимо внешнего магнитного поля в резонансные условия необходимо будет ввести поле внутреннее. Появится зависимость резонансных условий от формы образца.
1.11 ЭПР в облученных не щелочно-галоидных кристаллах
Облученные алмаз и кварц
1. Алмаз. Гриффитс и др. нашли, что алмаз, облученный быстрыми нейтронами, характеризуется сложным спектром парамагнитного резонанса, содержащим да типа линий поглощения. Во-первых, имеется интенсивная центральная линия со значением g=2.0028, а, во-вторых, - более слабые линии. Слабые линии могут быть описаны с помощью спинового гамильтониана, отвечающего аксиальной симметрии, для которого S?=1 и нулевое расщепление между дуплетом и синглетом составляет 0,010 . Направление внутрикристаллического поля параллельно одному из ребер "углеродного" тетраэдра. Интенсивность центральной линии может быть уменьшена путем нагревания образца до С, тогда как на слабые линии тепловая обработка не влияет. О'Брайен и Прайс предположили, что появление центральной линии обусловлено присутствием углеродных вакансий и внедренных атомов углерода. При нагревании находящиеся в межузлиях атомы диффундируют к вакантным узлам. Появление стабильных широких линий О'Брайен и Прайс объясняют наличием внедренных атомов углерода, спаренных в молекулы .
Подобные документы
Явление кругового дихроизма. Методы анализа спектров кругового дихроизма белков. Инфракрасные спектры поглощения белков. Поглощение белков в ИК-области. Методы анализа ИК-спектров белков. Работа с пакетом программ STRUC по анализу ИК-спектров белков.
методичка [141,1 K], добавлен 13.12.2010Расчет энергии иона. Количественная интерпретация данных о рассеянии быстрых ионов. Метод спектроскопии обратно рассеянных ионов низких энергий. Форма энергетических спектров двухкомпонентных материалов. Спектр кремния с анатомами на поверхности.
контрольная работа [86,3 K], добавлен 14.11.2011Основные физические принципы ЯМР-спектроскопии. Ансамбль ядер со спином 1/2. Получение одномерных спектров. Полоса возбуждаемых импульсом частот. Химический сдвиг. Константа спин-спинового взаимодействия. Ядерный эффект Оверхаузера. Конформация кресла.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.06.2014Метрологические характеристики и аналитические возможности атомно-абсорбционного метода. Способы монохроматизации и регистрации спектров. Индикаторные, мембранные и металлические электроды. Рентгеновская, атомно-флуоресцентная, электронная спектроскопия.
автореферат [3,1 M], добавлен 30.04.2015Подготовка монохроматора к работе. Градуировка монохроматора. Наблюдение сплошного спектра излучения и спектров поглощения. Измерение длины волны излучения лазера. Исследование неизвестного спектра.
лабораторная работа [191,0 K], добавлен 13.03.2007Основные процессы и явления, определяющие спектры активированных лазерных сред. Принципы получения спектральных характеристик матриц на основе ионов Er3+. Экспериментальные измерения спектров поглощения и люминесценции, анализ полученных данных.
дипломная работа [634,7 K], добавлен 18.05.2016Характеристика и свойства теплового, люминесцентного и электро- и катодолюминесцентного излучений. Метод исследования химического состава различных веществ по их линейчатым спектрам испускания или поглощения (спектральный анализ). Основные виды спектров.
презентация [10,4 M], добавлен 21.05.2014Составление схемы установки для исследования энергетической и кристаллохимической структуры твердого тела методом изучения во внешних полях. Принцип действия используемых установок, получение спектров поглощения, результаты измерений и их обсуждение.
реферат [268,2 K], добавлен 30.06.2009Физические основы диагностики плазмы. Методы излучения, поглощения и рассеяния для определения плотностей частиц в дискретных энергетических состояниях. Лазерный резонатор, спектроскопия поглощения с частотно-перестраиваемыми и широкополосными лазерами.
реферат [677,7 K], добавлен 22.12.2011Исследование спектров поглощения электромагнитного излучения молекулами различных веществ. Основные законы светопоглощения. Изучение методов молекулярного анализа: колориметрии, фотоколориметрии и спектрофотомерии. Колориметрическое определение нитрита.
курсовая работа [476,8 K], добавлен 01.06.2015
