Диссертация (1150697), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В-третьих, S 2 возбуждения свободных молекул,молекулярных кластеров SF6 и твердотельного SF6 были объектом пристального вниманияэкспериментаторов,исоответствующиеспектрыпоглощенияизмеренысвысокимэнергетическим разрешением и в единых экспериментальных условиях.
Это открываетуникальную возможность детального сопоставления теоретических и экспериментальныхспектров.Научная и практическая ценность работы состоят в:создании эффективной модели описания рентгеновских возбужденных состояниймолекулярных кластеров, кристаллов и молекул, инкапсулированных внутрь фуллереновойячейки;выявлении закономерности влияния кластерного и кристаллического окружения ивнешней фуллереновой оболочки на молекулярные возбуждения;7разработкеновогометодаанализаэкспериментальныхспектровнепрерывногопоглощения рентгеновского излучения многоатомными соединениями.Полученные результаты имеют важное фундаментальное и практическое значение длядетального понимания механизмов взаимодействия рентгеновского излучения с веществом, атакже для анализа экспериментальных данных с целью получения структурной информации олокальном строении различных пространственно сильно неоднородных соединений и динамикеих высоковозбужденных состояний.Научные положения, выносимые на защиту:1.Модель двухбарьерного оптического потенциала (ДБОП) для описания рентгеновскихспектров поглощения и фотоионизации внутренних оболочек молекулярных кластеров,твердых тел и молекул, инкапсулированных внутрь фуллереновой ячейки.2.Совокупность результатов применения модели ДБОП для анализа резонансныхпроцессов в спектрах поглощения и фотоэмиссии из S 1s и 2 оболочек серы в свободныхмолекулярных кластерах SF6, кристаллах SF6 и молекул SF6, инкапсулированных внутрьикосаэдрических фуллеренов.3.Механизмы влияние окружения на молекулярные резонансы формы: (а) механизмэкранирования влияния окружающих молекул на молекулярные резонансы формы, (б)механизм резонансного туннелирования фотоэлектрона сквозь молекулярное окружение (окнапрозрачности).4.LLG-метод анализа резонансных полос в экспериментальных спектрах непрерывногопоглощения многоатомных соединений.5.Совокупность результатов применения LLG-метода анализа к экспериментальным S 2спектрам непрерывного поглощения свободных молекул SF6, молекулярных кластеров икристаллов SF6.Личный вклад автора в диссертационную работуЛично автором проведены теоретические расчеты образования S 2p вакансии в свободныхмолекулярных кластерах SF6, кристалле SF6, а также S 2p и 1s вакансии в молекуле SF6,инкапсулированной внутрь фуллеренов, разработаны методы описания и анализа резонансовформы и выполнен теоретический анализ экспериментальных спектров поглощения вблизи S 2pкрая в свободных молекулах SF6, молекулярных кластерах SF6, а также спектров полногоэлектронного выхода из твердого SF6.
Все изложенные в работе подходы, методы,8теоретические модели, а также полученные результаты обсуждались совместно с профессором,доктором физико-математических наук, Павлычевым Андреем Алексеевичем.Апробация результатов работыИзложенные в диссертации результаты обсуждались на международных и российскихнаучных конференциях:1.15-ая Международная конференция по физике вакуумного ультрафиолетового излучения(VUV15) (Берлин, Германия, 2007);2.9-ая Международная конференция «Фуллерены и атомные кластеры» (IWFAC'2009)(Санкт-Петербург, 2009);3.11-ая Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников инаноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектроники (Санкт-Петербург, 2009);4.20-ая Всероссийская научная конференция «Рентгеновские электронные спектры ихимическая связь» (РЭСХС 2010) (Новосибирск, 2010);5.Международная студенческая конференция «Наука и Прогресс», (Санкт-Петербург,2010);6.12-ая Международная конференция по электронной спектроскопии и электроннойструктуре (ICESS12) (Сент-Мало, Франция, 2012);7.12-аяМеждународнаяконференцияпоспектроскопиивысокогоразрешенияизолированных молекулярных систем (HRSIS 12) (Сент-Обен, Франция, 2012);8.27-ой Международный симпозиум по физике ионизованных газов (SPIG-2014) (Белград,Сербия, 2014).ПубликацииПо материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ [26], [76], [83], [94], [95],[97], [102], [105] , [106] и [107] (из них 6 опубликованы в журналах, включённых Высшейаттестационной комиссией России в список изданий, рекомендуемых для опубликованияосновных научных результатов диссертации на соискание учёной степени кандидата наук).Структура диссертацииРабота состоит из Введения, трех Глав, Заключения, Списка сокращений и условныхобозначенийиСпискалитературы(111наименований).машинописного текста, включая 47 рисунков и 2 таблицы.Содержит121страницу9Глава 1.
Атомные и молекулярные особенности рентгеновскихспектров поглощения твердых тел1.1.Ближняя тонкая структура рентгеновских спектров поглощения молекул и твердыхтелИсследования ближнего порядка в твердых телах, во многом определяющего характерэлектронных и оптических явлений, представляют собой фундаментальную задачу физикитвердого тела [1]. Большими возможностями в изучении локального пространственногорасположения атомов, их электронного строения, энергетического распределения плотностинезанятых электронных состояний и других характеристик ближнего порядка обладают методыультрамягкой абсорбционной и эмиссионной спектроскопии.Рентгеновскаяабсорбционнаяспектроскопия(РАС)–общепризнанныйметодисследования энергетического распределения плотности свободных электронных состояний(состояний зоны проводимости) в сложных многоатомных системах и твердых телах [2; 3].Одним из главных достоинств РАС является высокая чувствительность к параметрамближнего порядка, что позволяет использовать данный метод исследования для изучениялокальной симметрии, межатомных расстояний, углов связей и зарядов атомов в различныхмногоатомных системах, а, следовательно, проследить характер изменений в электронных иоптических явлениях при переходе от свободных молекул к кластерам и твердым телам.К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал, касающийсяпроцессов взаимодействия рентгеновского излучения с атомами, молекулами и твердымителами.
В качестве примера приведем спектр поглощения молекулы гексафторида серы (SF6) вшироком диапозоне энергий (рис. 1.1), впервые полученный А.С. Виноградовым и Т.М.Зимкиной в 1971г. [4].На рис. 1.1 приведен общий ход спектра поглощения молекулы SF6.
Стрелками показаныпороги ионизации S 1s, F 1s, S 2s и S 2 внутренних электронных оболочек.В РСП принято выделять две характерные области, а именно: область, включающуютонкую структуру РСП до порога и непосредственно за порогом ионизации поглощающейоболочки – область ближней тонкой структуры (БТС), и область, включающую деталиструктуры спектрального хода сечения, расположенные при энергиях квантов, значительнопревосходящих энергию порога ионизации, – область дальней тонкой структуры (ДТС) [5].10Рис. 1.1.
Спектральная зависимость сечения поглощения молекулы SF6, кружки –результаты измерений на рентгеновских линиях, сплошные линии – участки тонкойструктуры, исследованные с помощью тормозного излучения, вертикальные стрелки –пороги ионизации внутренних электронных оболочек атомов серы и фтора [4]11Обычно область ДТС начинается от 50 эВ выше порога и простирается вверх по энергиина несколько сотен эВ. В области ДТС в спектрах твердых тел и молекул наблюдаютсяширокие (несколько десятков эВ) осцилляции в сечении, затухающие с ростом энергиипоглощенного кванта.
В настоящее время природа высокоэнергетических осцилляций сеченияпоглощения рентгеновского излучения является достаточно хорошо изученной [6; 7]:отмеченные выше осцилляции связаны с дифракционным рассеянием на атомах окруженияфотоэлектрона, образовавшегося в результате ионизации внутренней оболочки атома.В области БТС обычно наблюдается система более узких (от нескольких десятых доединиц эВ) полос поглощения, энергетическое положение и интенсивность которыхоказываются сильно чувствительными к потенциалу атома, поглотившего квант, и к характерухимической связи этого атома в молекуле или в кристалле.
На основании многочисленныхисследований БТС РСП различных химических соединений установлено, что возникновениеосновных резонансных особенностей в спектральной зависимости сечения поглощения связанокак с интерференцией первичной фотоэлектронной волны, выходящей из ионизуемого атома, срассеянными на соседних атомах волнами, так и многоэлектронными возбуждениями,сопутствующими рентгеновскому переходу [8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15].Амплитуды рассеяния электронов с низкими кинетическими энергиями велики, поэтому вформировании БТС РСП заметную роль играют эффекты многократного рассеяния, которыеприводят к образованию квазистационарных состояний (КСС), проявляющихся в спектре в видеузких и интенсивных полос поглощения.
С ростом кинетической энергии модуль амплитудырассеяния электронов быстро затухает и, как результат, ДТС РСП определяется в основноминтерференцией первичной и однократно рассеянной волны. Интерференционный механизмформирования деталей тонкой структуры – не единственный. В области БТС РСП важную рольиграютмногоэлектронныевозбуждения,которыедостаточносложноотличитьотинтерференционных резонансов в РСП. Задача идентификации резонансов в БТС РСП играетважную роль в объяснении спектрального хода поглощения и анализе РСП.Поведение фотоэлектрона с малой кинетической энергией (вблизи порога ионизации)определяется не только потенциалом атома, но и зависит от потенциала, создаваемогоостальными атомами системы. Таким образом, спектральная зависимость сечения поглощения вобласти порога ионизации (БТС РСП) несет информацию о пространственной структуреближайшего окружения поглощающего атома и энергетическом распределении свободныхэлектронных состояний вблизи порога ионизации атома, поглотившего квант.Многочисленные исследования процесса поглощения рентгеновского излучения вмолекулах и твердых телах указывают, что его атомные свойства в значительной степени12сохраняются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
