Techniki próżniowe (ex situ)

Podobne dokumenty
Techniki próżniowe (ex situ)

XPS (ESCA) X-ray Photoelectron Spectroscopy (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)

METODY BADAŃ BIOMATERIAŁÓW

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

SPEKTROSKOPIA FOTOELEKTRONÓW

Spektroskopia fotoelektronów (PES)

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

SPEKTROSKOPIA FOTOELEKTRONÓW

1 i 2. Struktura elektronowa atomów, tworzenie wiązań chemicznych

Wykład 5 XII 2018 Żywienie

Spektroskopia Fluorescencyjna promieniowania X

FLUORESCENCJA RENTGENOWSKA (XRF) MARTA KASPRZYK PROMOTOR: DR HAB. INŻ. MARCIN ŚRODA KATEDRA TECHNOLOGII SZKŁA I POWŁOK AMORFICZNYCH

ESCA+AES Electron Spectroscopy for Chemical Analysis + Auger Electron Spectroscopy

dr inż. Beata Brożek-Pluska SERS La boratorium La serowej

Orbitale typu σ i typu π

Spektroskopia elektronów Augera (AES) Tekst

Spektroskopia elektronów Augera AES

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

3. Cząsteczki i wiązania

Spektroskopia elektronów Augera. AES Auger Electron Spectroscopy

ANALIZA PIERWIASTKÓW W RÓŻNYCH TYPACH PRÓBY PRZY ZASTOSOWANIU ENERGODYSPERSYJNEGO SPEKTROMETRU RENTGENOWSKIEGO

2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32

Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych

Elektronowa mikroskopia. T. 2, Mikroskopia skaningowa / Wiesław Dziadur, Janusz Mikuła. Kraków, Spis treści

Spis treści. Metoda VSEPR. Reguły określania struktury cząsteczek. Ustalanie struktury przestrzennej

Konwersatorium 1. Zagadnienia na konwersatorium

Rozpraszanie nieelastyczne

Geometria cząsteczek wieloatomowych. Hybrydyzacja orbitali atomowych.

Fizyka powierzchni. Dr Piotr Sitarek. Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

Podczerwień bliska: cm -1 (0,7-2,5 µm) Podczerwień właściwa: cm -1 (2,5-14,3 µm) Podczerwień daleka: cm -1 (14,3-50 µm)

SPEKTROSKOPIA NMR. No. 0

Przejścia promieniste

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Inkluzje Protodikraneurini trib. nov.. (Hemiptera: Cicadellidae) w bursztynie bałtyckim i ich badania w technice SEM

XRF - Analiza chemiczna poprzez pomiar energii promieniowania X

ANALIZA POWIERZCHNI BADANIA POWIERZCHNI

h λ= mv h - stała Plancka (4.14x10-15 ev s)

Budowa atomu Poziom: podstawowy Zadanie 1. (1 pkt.)

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Analiza składu chemicznego powierzchni

RJC. Wiązania Chemiczne & Slides 1 to 39

n n 1 2 = exp( ε ε ) 1 / kt = exp( hν / kt) (23) 2 to wzór (22) przejdzie w następującą równość: ρ (ν) = B B A / B 2 1 hν exp( ) 1 kt (24)

CHEMIA 1. INSTYTUT MEDICUS Kurs przygotowawczy na studia medyczne kierunek lekarski, stomatologia, farmacja, analityka medyczna ATOM.

Temat: Promieniowanie atomu wodoru (teoria)

Ligand to cząsteczka albo jon, który związany jest z jonem albo atomem centralnym.

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.

Techniki analityczne. Podział technik analitycznych. Metody spektroskopowe. Spektroskopia elektronowa

Warszawa, dnia r.

Liczby kwantowe n, l, m l = 0 l =1 l = 2 l = 3

Fizyka powierzchni. Dr Piotr Sitarek. Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska

Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin

Atomy wieloelektronowe

metale ważne w biologii i medycynie

Wykład 5: Cząsteczki dwuatomowe

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Marcin Sikora. Temat 1: Obserwacja procesów przemagnesowania w tlenkowych nanostrukturach spintronicznych przy użyciu metod synchrotronowych

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Wiązania chemiczne w ciałach stałych. Wiązania chemiczne w ciałach stałych

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Dyfrakcja na kryształach. Dyfrakcja na kryształach

1. Niskoenergetyczne elektrony wtórne SE (podstawowy sygnał w SEM) 2. Charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie (mikroanaliza w SEM i TEM)

Budowa atomu. Izotopy

PIERWIASTKI W UKŁADZIE OKRESOWYM

WYDZIAŁ CHEMICZNY Katedra Chemii Nieorganicznej. Chemia teoretyczna. laboratorium komputerowe. Andrzej Okuniewski, Aleksander Herman

Spektrometr XRF THICK 800A

Struktura elektronowa

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Fizykochemiczne metody w kryminalistyce. Wykład 7

Podstawy fizyczne absorpcji rentgenowskiej

Stara i nowa teoria kwantowa

Oddziaływanie promieniowania X z materią. Podstawowe mechanizmy

Elektronowa struktura atomu

Podstawy fizyki wykład 3

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

Pomiary widm fotoluminescencji

SKUTECZNOŚĆ IZOLACJI JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

Optyka kwantowa wprowadzenie. Początki modelu fotonowego Detekcja pojedynczych fotonów Podstawowe zagadnienia optyki kwantowej

Absorpcja promieni rentgenowskich 2 godz.

CZĄSTECZKA. Do opisu wiązań chemicznych stosuje się najczęściej metodę (teorię): metoda wiązań walencyjnych (VB)

Elektryczne własności ciał stałych

Konfiguracja elektronowa atomu

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Różne typy wiązań mają ta sama przyczynę: energia powstającej stabilnej cząsteczki jest mniejsza niż sumaryczna energia tworzących ją, oddalonych

Kryształy, półprzewodniki, nanotechnologie. Dr inż. KAROL STRZAŁKOWSKI Instytut Fizyki UMK w Toruniu

Prezentacja aparatury zakupionej przez IKiFP. Mikroskopy LEEM i PEEM

EKSTRAHOWANIE KWASÓW NUKLEINOWYCH JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

SPEKTROMETR FLUORESCENCJI RENTGENOWSKIEJ EDXRF DO PEŁNEJ ANALIZY PIERWIASTKOWEJ Energy dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometer


Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

Fizyka 3.3 WYKŁAD II

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

Model Bohra budowy atomu wodoru - opis matematyczny

Układ okresowy. Przewidywania teorii kwantowej

Ćwiczenie 3. Spektroskopia elektronowa. Etylen. Trypletowe przejścia elektronowe *

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Cz. I Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu dla klas I LO - Wiązania chemiczne + przykładowe zadania i proponowane rozwiązania

Transkrypt:

Techniki próżniowe (ex situ)

Oddziaływanie promieniowania X z materią rearrangement X-ray photon X-ray emission b) rearrangement a) photoemission photoelectron Auger electron c) Auger/X-ray emission a) Absorbcja energii promieniowania X prowadzi do emisji elektronu z powłoki wewnętrznej zwanego fotoelektronem. Energia wyemitowanego fotoelektronu jest proporcjonalne do energii promieniowania X. b) Następuje przejście elektronu z wyższych powłok do powłoki wewnętrznej. c) Wydziela się nadmiar energii, który zostaje zużyty na emisję elektronu z wyższego poziomu, zwanego elektronem Auger a, lub energia ta jest wyemitowana jako fotony X, zwane fluorescencją rentgenowską. Energia elektronu Auger a jest niezależna od promieniowania X.

XPS

Informacje zawarte w energii fotoelektronu Elektron walencyjnyniska energia wiązania, mała gęstość elektronowa Elektron wewnętrzny- wysoka energia wiązania, duża gęstość elektronowa Energia fotoelektronu jest zależna od zajmowanej powłoki, oraz od chemicznego sąsiedztwa Energia wyemitowanego fotoelektronu zawiera informacje wynikające z sąsiedztwa, czyli informacje o stopniu utlenienia, a więc i rodzaju wiązań chemicznych

Przesunięcia chemiczne E B X-ray: h I I = E M - E M + Teoremat Koopmana: I = E B,K - K Obliczenia metodą Hartree-Fock a wykazują przesunięcie o około 30 ev? 1. Orbitale w M + nie są takie same jak w M; reorganizują się, r. 2. Elektron porusza się w zależności od innych elektronów, jest korelacja ruchu, c. 3. Energie orbitali podlegają efektowi relatywistycznemu, rel. E B,K = - K - r - c - rel Dzięki dyskutowanym różnicom było możliwe zastosowanie techniki XPS do badania stopnia utlenienia, oraz do badania różnic energii wiązania związanych z sąsiednimi atomami.

Zastosowanie przesunięć chemicznych Zmiana energii wiązania e - orbitalu 1s siarki w zależności od stopnia utlenienia Zmiana energii wiązania e - orbitalu 2p siarki w organicznych i nieorganicznych związkach siarki Przesunięcie chemiczne /ev 8 4 0-4 -4 0 4 8 Energia wiązania 2p /ev 170 166 162 158-1 0 1 2 Stopień utlenienia Ładunek Dane z pracy: Siegbahn, et al., Nova Acta R. Soc.Sci.Upsaliensis, Ser. IV, 20 (1967) 5

Budowa i tryby pracy spektrometru XPS Schemat spektrometru XPS

Spektrometr XPS AXIS Aperture Iris Co-axial charge Neutraliser Magnetic lens Za zgodą Kratos Co

Zależność en. od powłoki

Widma pierwiastków i Au

Typical binding energies for C 1s photoemission peaks from organic materials functional group binding energy (ev) hydrocarbon C-H, C-C 285.0 amine C-N 286.0 alcohol, ether C-O-H, C-O-C 286.5 fluorocarbon C-F 287.8 carbonyl C=O 288.0 2F bound to a carbon -CH2CF2-290.6 3F bound to a carbon -CF3 293-294 Typical chemical shifts for O 1s photoemission peaks from organic materials functional group binding energy (ev) carbonyl -C=O, O-C=O 532.2 alcohol, ether -O-H, O-C-O 532.8 ester C-O-C=O 533.7

Widma związków O-C

Organika-nieorganika

Związki heteroorganiczne

Analiza głębokościowa Film TiN/SiO 2 na Si TiN SiO 2 Si Badania głębokościowe powinny dostarczyć informacji o grubościach warstw oraz o ich stanie chemicznym. Sposoby badań głębokościowych: 1. Badania zmienno kątowe. 2. Badania połączone z trawieniem powierzchni.

Kątowe badania głębokościowe SiO 2 /Si 0 deg. Bulk sensitive Si 45 deg. Si SiO 2 SiO 2 60 deg. Si 75 deg. Surface sensitive SiO 2 SiO 2 Si

Analiza głębokościowa Film TiN/SiO 2 na Si Profile głębokościowe umożliwiają uzyskanie pełnej informacji chemicznej oraz tej dotyczącej grubości warstw Si SiO 2 TiN SiO 2 Si

Pt Przykład analizy

Zależność od głębokości

Układ podwójnej detekcji Outer hemisphere of HSA Retarding projector lens I 2 I 1 Objective lens Spherical mirror analyser (SMA) Hemispherical analyser (HSA) Delayline detector Selected area aperture Lateral resolution to <2 m Charge neutraliser Magnetic lens Sample Za zgodą Kratos Co

Równoczesne obrazowanie i spektroskopia CO,CN CF 2 CC,CH CF 3 CO,CN CC,CH Za zgodą Kratos Co

Neutralizacja ładunku Powierzchnia nie rozładowana Sposób standardowy X-ray Działo elektronowe Sposób optymalny X-ray Działo elektronowe Powierzchnia próbki Powierzchnia próbki Za zgodą Kratos Co

Neutralizacja ładunku Włókna drewna w pulpie papierniczej. Substancja wyjątkowo trudna do neutralizacji ładunku ( wysoka oporność i struktura gąbki) Zastosowanie nowoczesnej przestrzennej techniki neutralizacji ładunku umożliwia otrzymanie widma XPS o bardzo dobrej rozdzielczości. 800 microns C 1s spectrum from wood fibres 200 microns Za zgodą Kratos Co

Poliester Rozdzielczość 0,6 ev

Analiza powierzchni polimeru: Poly(ethylene tetraphthalate) - PET Rozróżnienie sąsiedztwa chemicznego 2 3 -(-O-C- 1 -C-O-CH 2 -CH 2 -)- = 3 = 1 O O 1 2 2 2 n C 1s region C(1) 285.0eV 61 at% C(2) 286.5eV 21 at% C(3) 289.2eV 18 at% C1 O2 O1 O 1s region O(1) 530.8eV 49 at% O(2) 532.1eV 53 at% C2 C3

Spektroskopia XPS wysokiej rozdzielczości elektronów walencyjnych Trudność: na orbitach walencyjnych gęstość elektronowa jest bardzo mała- mniejsze prawdopodobieństwo oddziaływań, czyli wielokrotnie mniejsza intensywność sygnału. C 1s region Rozwiązanie: stosowanie soczewek magnetycznych, monochromatycznego źródła promieniowania X, oraz wysokoczułych detektorów. Przykład: 3 stereo izomery PBMA (polybutylmethacrylate) mają te same wzory strukturalne, ale różnią się chemicznie ze względu na konformację związaną z rotacją wokół wiązania pojedynczego. Wynik analizy XPS: Spektra elektronów wewnętrznych C 1s nie wykazują żadnej różnicy pomiędzy izomerami. Spektra elektronów walencyjnych pokazują wyraźne różnice pomiędzy izomerami. Technika XPS elektronów walencyjnych może więc służyć jako unikalna metoda do identyfikacji związków chemicznych, a jej wyniki mogą być przyjęte jako odciski palców danych związków.