Глоссарий по физике

Электронография

Электронография - метод изучения структуры вещества, основанный на исследовании рассеяния образцом ускоренных электронов. Применяется для изучения атомной структуры кристаллов, аморфных тел и жидкостей, молекул газов и паров. Физ. основа Э.- дифракция электронов; при прохождении через вещество электроны, обладающие волновыми свойствами (см. Корпускулярно-вол-новой дуализм), взаимодействуют с атомами, в результате чего образуются дифрагированные пучки, интенсивность и расположение к-рых связаны с атомной структурой образца и др. структурными параметрами. Рассеяние электронов определяется эл--статич. потенциалом атомов, максимумы к-рого отвечают положениям атомных ядер.

В электронографах и электронных микроскопах формируется узкий светосильный пучок ускоренных электронов. Он направляется на объект и рассеивается им, дифракц. картина (электронограмма) либо фотографируется, либо регистрируется электронным устройством. Осн. вариантами метода являются дифракция быстрых электронов (ускоряющее напряжение от 30-50 кВ и более) и дифракция медленных электронов (от неск. В до немногих сотен В).

Э. наряду с рентгеновским структурным анализом и нейтронографией принадлежит к дифракц. методам структурного анализа. Интенсивное взаимодействие электронов с веществом ограничивает толщину просвечиваемых ими образцов десятыми долями мкм. Электронографы для быстрых электронов работают при ускоряющих напряжениях до 200 кВ. В наиб. распространённых электронных микроскопах, к-рые могут использоваться и в режиме микродифракции, напряжение обычно составляет 200-400 кВ, а в уникальных приборах-1000-3000 кВ (соответственно возрастает до неск. мкм допустимая толщина образцов). Поэтому методами Э. изучают атомную структуру мелко-кристаллич. веществ и монокристаллов, значительно меньших размеров, чем в рентгенографии и нейтронографии.

Рис. 1. Электронограмма, полученная от текстуры.

Вид электронограмм при дифракции быстрых электронов зависит от характера исследуемых объектов. Электро-нограммы от плёнок, состоящих из кристалликов, обладающих взаимной ориентацией, или тонких монокристаллич. пластинок, образованы точками или пятнами (рефлексами) с правильным расположением, от текстур - дугами (рис. 1), от поликристаллич. образцов - равномерно зачернёнными окружностями (аналогично дебаеграммам), а при съёмке на движущуюся фотопластинку - параллельными линиями. Эти типы электронограмм получаются в результате упругого, преим. однократного, рассеяния (без обмена энергией с кристаллом). При многократном неупругом рассеянии возникают вторичные дифракц. картины от дифрагированных пучков (кикучи-электронограммы; рис. 2). Электронограммы от молекул газа содержат небольшое число диффузных ореолов.

Рис. 2. Кикучи-электронограмма, полученная методом "на отражение" (симметрично расположены тёмные и светлые кикучи-линии).

В основе определения элементарной кристаллич. ячейки и симметрии кристалла лежит измерение расположения рефлексов на электронограммах. Межплоскостное расстояние d=Ll/r, где L - расстояние от образца до фотопластинки; l - длина волны де Бройля электрона, определяемая его энергией; r-расстояние от рефлекса до центр. пятна на электронограмме. Методы расчёта атомной структуры кристаллов в Э. близки к применяемым в рентг. структурном анализе. Так, ф-ла для распределения эл--статич. потенциала f(x, у, z)аналогична ф-ле для распределения электронной плотности r(x, у, z)в рентг. структурном анализе. Расчёт значений f(x, у, z), обычно проводимый на ЭВМ, позволяет установить координаты x, у, z атомов, расстояния между ними и т. д. (рис. 3).

Методами Э. были определены мн. атомные структуры, уточнены и дополнены рентгеноструктурные данные для большого числа веществ, в т. ч. мн. цепных и циклич. углеводородов, в к-рых впервые были локализованы атомы водорода, нитридов переходных металлов (Fe, Cr, Ni, W), обширного класса оксидов Nb, V, Та с локализацией атомов N и О, а также 2- и 3-компонентных полупроводниковых соединений, глинистых минералов и слоистых структур. При помощи Э. исследуют и структуру дефектных кристаллов. В комплексе с электронной микроскопией Э. позволяет изучать фазовый состав и степень совершенства структуры тонких кристаллич. плёнок, используемых в разл. областях совр. техники. Для процессов эпи-таксии существенным является контроль степени совершенства поверхности подложки до нанесения плёнок, к-рый выполняется с помощью кикучи-электронограмм: даже незначит. нарушения её структуры приводят к размытию кикучи-линий.

Рис. 3. Электрический потенциал молекулы дикетопиперазина в кристаллической структуре, полученный трёхмерным фурье-синтезом: а и b-оси симметрии молекулы. Сгущение линий соответствует положениям атомов.

Существенное развитие получили дифракц. методы с использованием сходящегося пучка электронов, традиционно применявшиеся для установления симметрии кристаллич. вещества. Анализ двумерного распределения интенсивности в дифракц. пятне позволяет определять тройные фазовые структурные инварианты, к-рые используются в т. н. прямых методах для определения фаз структурных амплитуд (см. Рентгеновский структурный анализ ).При определ. условиях распределение интенсивности в дифракц. пятнах может быть применено для вычисления структурных факторов и их фаз. Однако полная интерпретация такой дифракц. картины на основе теории многолучевой динамич. дифракции встречает матем. трудности и требует больших вычислит. мощностей или использования приближённых методик анализа.

Методами дифракции электронов может быть осуществлено полное исследование атомного строения твёрдого тела. Основы этой т. н. электронной кристаллографии заложены учёными Москвы. Сочетание микродифракции электронов с электронной микроскопией атомного разрешения открыло принципиально новые возможности локального анализа атомного строения и исследования реальной структуры кристаллич. вещества. Фурье-преобразование данных эксперимента позволяет вычислить фазы структурных амплитуд, к-рые могут быть приписаны определяемым по дифракц. картине модулям структурных амплитуд. Зная модули структурных амплитуд и фазы, можно построить пространств. распределение потенциала в исследуемом кристалле.

На электронограммах, получаемых от молекул газов, а также паров оксидов, галогенидов и др. соединений, дифракц. пучки образуют диффузные кольцевые ореолы, диаметры и интенсивность к-рых определяются расположением атомов в молекуле и дифракц. характеристиками атомов (их атомными амплитудами упругого и неупругого рассеяния). Методы газовой Э. позволяют определять структуры молекул с числом атомов до 10-20, а также характер их тепловых колебаний в широком интервале температур. Аналогичным методом проводят анализ атомной структуры ближнего порядка (см. Дальний и ближний порядок)в аморфных телах, стёклах, жидкостях.

При использовании дифракции медленных электронов, к-рые вследствие малости энергии проникают лишь в самые верх. слои кристалла, получают сведения о структуре "двумерной" решётки как атомов самого кристалла у его поверхности, так и адсорбированных кристаллом атомов газов. При дифракции медленных электронов могут также происходить оже-эффект и др. явления, возникающие вследствие сильного взаимодействия медленных электронов с атомами. Применение этого метода целесообразно в сочетании с масс-спектроскопией и оже-спектроскопией .Эти исследования позволяют изучать явления адсорбции, самые начальные стадии кристаллизации и др.

Литература по

1. Пинскер 3. Г.. Дифракция электронов, M.-Л., 1949; Вайнштейн Б. К., Структурная электронография, M., 1956; Звягин Б. Б., Электронография и структурная кристаллография глинистых минералов, M., 1964; Современная кристаллография, т. 1, M., 1979, с. 327. 3. Г. Пинскер.
   
   к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  
   
   
   Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
   Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
   На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
   Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
   Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
   "Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
   Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

   НОВОСТИ ФОРУМА Рыцари теории эфира

   10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров. 10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.