А.М. Гаськов - Методы исследования неорганических веществ и материалов (методические разработки к лабораторному практикуму) (1114431), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Съемка образца возможна в вакууме (10-1 торр) или атмосфере аргона.Результаты исследования представить в виде негативов или фотографий.37ЛИТЕРАТУРА1. Р.С.Ильин, Г.И.Федотов, Л.А.Федин. Лабораторные оптические приборы. М.Машиностроение. 1966.2. Л.А.Федин. Микроскопы, принадлежности к ним и лупы. М. Оборонгиз. 1961.3. Микроскопы. Под ред. Н.И.Полякова. Л. Машиностроение. 1969.4. Физическое материаловедение.
Выпуск 2: Фазовые превращения. Металлография. Ред.Р.Кан. М., Мир, 1968.ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА1. Баранова Л.В., Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов. М.,Металлургия, 1986, 256с.2. Беккерт М., Клемм Х.М. Способы металлографического травления. Справочник. М.,Металлургия, 1988, 399с.3. Бехштейн Ф., Эндерлайн Р., Поверхности и границы раздела полупроводников. Пер.
санг. М., Мир, 1990, 484с.4. Брук Б.И. Закономерности формирования структуры и свойства кристаллическихматериалов. Л. 1984, 76с.5. Вашуль Х. Практическая металлография. Методы изготовления образцов. М.,Металлургия, 1988.6. Козлова О.Г. Морфолого-генетический анализ кристаллов.7. Левицкий Ю.Т. Макроскопические дефекты кристаллической структуры и свойстваматериалов. Наука, 1988.8.
Лифшиц Б.Г. Металлография: Учебник для студентов металлургических специальностейвузов. М., Металлургия, 1990, 334с.9. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллахполупроводников. М., Металлургия, 1984, 256с.10. Пшеничнов Ю.П. Выявление тонкой структуры кристаллов. М., Металлургия, 1974.11. Сангвал К. Травление кристаллов: Теория, эксперимент, применение.
М., Мир, 1990,492с.Вопросы.1. Какие оптические характеристики веществ Вы знаете? Какие из них могут бытьиспользованы для идентификации вещества?2. Что такое микроструктура вещества? Какие типы дефектов микроструктуры Вы знаете?3. Что такое габитус кристалла? Как он связан с кристаллической структурой вещества?4. Какие типы микроскопов Вы знаете?5.
Как повысить глубину резкости изображения в микроскопе не уменьшая увеличения?386. Как добиться максимальной разрешающей способности микроскопа? Как определитьразрешающую способность данного объектива микроскопа?7. Каков минимальный размер особенностей (включения, дефекты структуры и т.д.) можноувидеть с помощью:обычного микроскопа;металлографического микроскопа при наблюдении в черном поле;микроскопа-интерферометра?8. Что такое декорирование и для чего оно используется?9. Расскажите о приемах выявления дефектов структуры (включения второй фазы,дислокации, малоугловые границы, ступени роста, дефекты обработки поверхности,приповерхностный нарушенный слой, внешние механические воздействия и т.д.) спомощью оптической микроскопии.10. Какие процессы можно изучать с помощью высокотемпературной оптическоймикроскопии?12.
Что такое иммерсионная жидкость и для чего она применяется?39Задача 8.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СУБЛИМАЦИИ МЕТОДОМВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ.А.И. БолталинЦЕЛЬ ЗАДАЧИ: Определить теплоту сублимации эффузионным методом Кнудсенас масс-спектральным анализом продуктов испарения по II и III законам термодинамикВВЕДЕНИЕЭффузионный метод Кнудсена с масс-спектральным анализом продуктов сублимации(испарения) используется для исследования труднолетучих веществ.
Метод позоляетопределить константы равновесия газофазных и гетерогенных реакций. Схема методаприведена на рис.1. Исследуемое вещество загружают в эффузионную камеру (ячейку)Кнудсена, которая представляет собой цилиндрическую емкость с небольшимэффузионным отверстием. Эффузионную камеру помещают в масс-спектрометр инагревают до температуры, при которой давление насыщенного пара изучаемогосоединения составляет 10-7 - 102 Па. Часть газообразных молекул через эффузионноеотверстие покидает камеру, образуя молекулярный эффузионный поток, который,попадая в ионизационную камеру, пересекается с потоком ионизирующих частиц.Между эффузионной ячейкой и ионизационной камерой находится подвижнаядиафрагма, которая позволяет перекрывать эффузионный поток, чтобы отделитьполезный сигнал от фонового.
Образовавшиеся ионы вытягиваются из ионизационнойкамеры, фокусируются и ускоряются. Ускоренный поток ионов попадает в областьмасс-анализатора, где под действием магнитного поля происходит разделениесуммарного потока ионов на отдельные составляющие в зависимости от массовогочисла mj/zj (mj – масса j-того иона, zj - заряд этого иона).
После прохождения массанализатора поток ионов с определенным массовым числом попадает на коллектор, гдефиксируется в виде электрического сигнала. Меняя величину напряженности40магнитного поля масс-анализатора, получают масс-спектр, каждая линия которогохарактеризует интенсивность I потока ионов с определенным массовым числом.Рис.1. Схема высокотемпературного масс-спектрального эксперимента: 1 эффузионная ячейка, 2 - ионизационная коробочка, 3 - масс-анализатор, 4 - приемноеустройство.Известно много вариантов эффузионных ячеек (рис.2), которые предназначены восновном для решения двух задач: первая – введение внутреннего стандарта, чтоповышает точность получаемых величин, вторая – направленное изменение составагазовой фазы и подбор оптимальных условий для проведения количественныхизмерений.41Рис.2 Типы эффузионных камер: 1 - сдвоенная камера, 2 - двойная эффузионнаякамера, 3 - секционная камера для последовательного испарения двух навесок вещества.Масс-спектральный анализ состава пара возможен при соблюденииследующихусловий:1.Средняя длина свободного пробега молекул в камере должна превышать по величинедиаметр эффузионного отверстия не менее чем на порядок.2.Канал эффузионного отверстия должен быть минимальной длины.3.Эффективнаяплощадьиспарениявеществадолжнапревосходитьплощадьэффузионного отверстия не менее чем на два порядка.4.Эффузионная камера должна иметь такие геометрические размеры и форму, чтобы неоказывать большого сопротивления потоку пара от поверхности вещества к эффузионномуотверстию.В этих условиях можно считать, что внутри камеры устанавливается равновесие междуконденсированной и газовой фазами и эффузионный поток не влияет на равновесие.Связь между давлением пара молекул j (pj) внутри камеры и потоком этих молекул изкамеры ρj=∆mj/sэфф·τ (∆mj – масса вещества, покинувшего за время τ камеру сэффективной площадью эффузионного отверстия sэфф в виде молекул j) задаетсяуравнением Герца-Кнудсенаpj = ρj·(2πMjRT)1/2где Mj – молекулярная масса молекул j, R – универсальная газовая постоянная,Т – температура внутри камеры.42Для ионизации молекул могут быть использованы пучки электронов, фотонов, протоновитяжелыхионов.Ввысокотемпературноймасс-спектрометриивосновномиспользуется электронный удар, и реже - фотонный.При столкновении молекулярного пучка с потоком электронов возможно протеканиенескольких типов реакций:ионизация с образованием молекулярных положительных ионовА + ⎯e = A+ +2⎯eионизация с фрагментацией (диссоциативная ионизация)AB + ⎯e = AB+ +2⎯e = A+ + B +2⎯eвозбуждение с последующим образованием ионной парыAB + ⎯e = AB* + ⎯e = A+ + B- +⎯eзахват электрона с последующей фрагментацией (диссоциативный захват)AB + ⎯e = AB- = A + BМасс-спектрометр оборудован как для измерения положительных, так и отрицательныхионов.Вклассическоймасс-спектрометриииспользуютпреимущественноположительные ионы, так как сечения (вероятность) их ионизации больше.
Приформировании масс-спектра положительных ионов основную роль играет процессдиссоциативной ионизации. Необходимо отметить, что масс-спектр состоит в основномиз однозарядных ионов. Интенсивность двухзарядных, как правило, значительно ниже.Экспериментальные данные включают в себя значения интенсивностей ионных токов, атак же их зависимости от температуры, времени, энергии ионизирующих электронов.Связь между интенсивностью ионного тока, образовавшегося в результате ионизациимолекул, и парциальным давлением молекул в насыщенном паре вещества,помещенного в эффузионную камеру, выражается уравнением:pj =kσj∑ ( Iij ⋅ T )(1)iгде pj – давление молекул j, Iij – интенсивность ионного тока i, образовавшегося приионизации молекул j, T – температура эксперимента, k – коэффициент чувствительностиприбора, σj – полное сечение ионизации молекул j.Для однозначного установления соответствия между парциальным давлением иизмеряемым ионным током необходимо провести:431.-качественнуюрасшифровкумасс-спектра,т.е.определитьмолекулярногопредшественника ионов масс-спектра; установить, из каких молекул j произошелданный ион i, определить из измеренного отношения mi/zi массу молекулы j.2.- количественную расшифровку, которая заключается в вычислении величин Iij в техслучаях, когда имеет место наложение масс-спектров индивидуальных молекул.3.- определение коэффициента чувствительности прибора, который зависит от многихфакторов, а также от геометрических размеров эффузионного отверстия и той долимолекулярного потока, которая попадает в ионизационную камеру.Величины парциальных давлений позволяют рассчитать константы равновесия иперейти к определению теплот газофазных и гетерогенных реакций.Расчет теплоты сублимации по II и III законам термодинамики.Теплота химической реакции при стандартной температуре, если определенытермодинамические функции участниковреакции, может быть вычислена поуравнению.∆ GтO = - RT ln Кр = ∆H тO - T∆S тO (2)Теплоты сублимации (испарения) является частным случаем измерения теплотреакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
