Mühazirəçi: dosent Lalə İslam qızı Vəliyeva MÜhaziRƏ-4 nanomateriallarin təDQİQİNDƏ İSTİfadə



Yüklə 146.17 Kb.
Pdf просмотр
tarix02.03.2017
ölçüsü146.17 Kb.
növüMühazirə

Bakı Dövlət Universiteti

Nanomateriallar n kim ə i fi ikas kafedras

Nanomaterialların kimyəvi fizikası kafedrası

Mühazirəçi:  dosent Lalə İslam qızı Vəliyeva

MÜHAZİRƏ-4

NANOMATERİALLARIN 

TƏDQİQİNDƏ İSTİFADƏ 

OLUNAN ÜSULLAR

İnsan gözünün görə biləcəyi ən minimal ölçülü (0,1 mm tərtibli) obyektin ən yaxşı

görmə məsafəsi 25 sm hesab olunur. Müasir optik mikroskoplar obyekti 1500 dəfə

böyüdə bilir Bu o deməkdir ki bu mikroskoplarla 10

-7

m ölçülü obyektləri görmək



böyüdə bilir. Bu o deməkdir ki, bu mikroskoplarla 10

7

m ölçülü obyektləri görmək



mümkündür.

Optik mikroskopların görmə (və ya ayırdetmə) qabiliyyətinin sonrakı artımı bir

i i i l

ti likl l ü l di B ilk ö



dif k i

bili


ti il b ğl l

bi

sıra prinsipial çətinliklərlə üzləşdi. Bu ilk öncə difraksiya qabiliyyəti ilə bağlı olan bir



maneədir. Belə ki,

ΧΙΧ əsrin 70-ci illərində Reley tərəfindən göstərilmişdir ki,

aralarındakı məsafə

d=0,61

λ/n

–dən kiçik olan obyektləri görmək mümkün deyil (

λ

- işıq dalğasının uzunluğu,



n

– mühitin sındırma əmsalıdır).

Bildiyimiz kimi, optik diapazon 400 (bənövşəyi) ilə 800 nm (qırmızı) arasındadır.

Ona görə də ən müasir optik mikroskoplar 200 nm ölçüyə malik obyekləri görmək

imkanına malik deyillər. Bu maneəni aradan qaldırmaq üçün şüalanan dalğa

uzunluğunu min dəfələrlə azaltmaq lazımdır.

Nanoquruluşları tədqiq etmək üçün istifadə edilən üsulları

ənənəvi və qeyri-

Nanoquruluşları tədqiq etmək üçün istifadə edilən üsulları



ənənəvi və qeyri

ənənəvi

olmaqla 2 böyük qrupa bölmək olar. Ənənəvi üsullara spektroskopiya

üsullarını, məsələn, infraqırmızı (İQ) spektroskopiya üsulunu, rezonans üsullarını –

nüvə maqnit rezonansı (NMR) və messbauer spektroskopiyasını (NQR) qeyri-ənənəvi

nüvə maqnit rezonansı (NMR) və messbauer spektroskopiyasını (NQR), qeyri-ənənəvi

üsullara isə aşağıdakı müasir üsulları aid etmək olar:



1. İşıqburaxan elektron mikroskopiyası;  5. Skanedici tunnel mikroskopiyası;

2 Skanedici elektron mikroskopiyası;

6 Atom güvvət mikroskopiyası;

2. Skanedici elektron mikroskopiyası; 

6. Atom-güvvət mikroskopiyası;

3. Sahə elektron və ion mikroskopiyası; 7. 

Yaxınsahəli skanedici optik mikrosk.;

4. Skanedici zond mikroskopiysı; 8. 

Zond 

nanolitoqrafiyası.

1. Ənənəvi tədqiqat üsulları və onların fiziki əsasları

Bilirik ki, hər hansı bir maddənin, cismin fiziki və kimyəvi xassələrini öyrənməklə

onun quruluşu haqqında məlumat əldə etmək mümkündür. Bu məqsədlə udulma və

buraxma spektrlərinin, müxtəlif şüaların difraksiyasının, maqnir və elektrik qarşılıqlı

təsirlərinin, maddənin mexaniki, istilik, elektrik və s. xassələrini tadqiqi mühüm

əhəmiyyət kəsb edir.

Quruluşun əsas xarakteristikaları dedikdə nüvələrarası məsafələr, valent bucaqları,

Quruluşun əsas xarakteristikaları dedikdə nüvələrarası məsafələr, valent bucaqları,

rabitələrin enerjisi, atimların effektiv yükləri, dipol momenti, ionlaşma potensialı,

elektrona hərislik və s. başa düşülür. Bu kəmiyyətlərin qiymətləri molekulun elektron

konfiqurasiyası ilə yəni elektronların molekulyar orbitallarda paylanması ardıcıllığı

konfiqurasiyası ilə, yəni elektronların molekulyar orbitallarda paylanması ardıcıllığı

ilə müəyyən edilir. Quruluş haqqında son nəticə, əksər hallarda, müxtəlif üsullar

vasitəsilə alınmış məlumatların müqayisəli təhlilindən sonra əldə edilir.



İnfraqırmızı spektroskopiya

İQ spektroskopiya infraqırmızı oblastda (dalğa ədədi 3

⋅10

12

-3



⋅10

14

hs, dalğa



l

6

3



) l k

i

l



d l

k l


k l i i

uzunluğu 10

-6

-10


-3

m) elektromaqnit şüalarının udulma və əksolma spektrlərini

öyrənən molekulyar optik spektroskopiyanın bir bölməsidir. İQ spektrlərin tədqiqi

kimyəvi tərkib, quruluş, konfiqurasiya və konformasiya haqqında məlumat almağa

imkan verir və burada enerjinin dəyişməsi rəqs səviyyələri arasında keçid zamanı baş

verir.


İQ spektroskopiyada molekulun enerji halı üç faktorla – molekulun fırlanması

ilə, bir-birinə nəzərən molekulu təşkil edən atomların qərsi hərəkəti ilə və

molekulun elektron quruluşu ilə müəyyən edilir.

Enerjininn fırlanma səviyyələri arasındakı məsafə 10

-3

eV tərtibindədir. Bu



səviyyələr arasındakı keçidlər dalğa uzunluğu 0,1 mm-lə 1 sm arasında olan

yy

ğ



ğ

şüalanmaya uyğun gəlir (bax şəkil 1).

Enerjininn rəqsi səviyyələr arasındakı məsafə isə təqribən iki tərtib böyük olub,

0,1eV-a bərabərdir. Bu səviyyələr arasındakı keçidlər 1 mkm - 0,1 mm dalğa

0,1eV a bərabərdir. Bu səviyyələr arasındakı keçidlər 1 mkm

0,1 mm dalğa

uzunluqlu şüalanmanın generasiyasına səbəb olur. Səviyyələr arası valent

elektronlarının fərqi bir neçə elektron-volt tərtibində olur ki, by da ultrabənövşəyi

oblasta uyğundur

oblasta uyğundur.

Elektrik dipol qarşılıqlı təsirlərində yalnız fırlanma hərəkətləri həyəcanlana bilir,

rəqsi keçidlər isə fırlanma və elektron keçidləri ilə xarakterizə olunur. Normal

t

t l d


l k ll

i tilik


ji i 0 026 V d

B

d



kdi ki

temperaturlarda molekulların istilik enerjisi 0,026eV-dur. Bu o deməkdir ki,

molekullar özlərinin elektron və rəqs enerji səviyyələrinin ən aşağı pilləsində

yerləşirlər; yalnız fırlanma hərəkəti yüksək dərəcədə həyəcanlanmaya məruz qalır.

Molekulun fırlanma enrjisi onun simmetriyasından, ətalət momentindən və

həmçinin,



J

fırlanma kvant ədədindən asılıdır, yəni o müəyyən diskret qiymətlər ala

bilər. Fırlanma spektrinə malik olan ən sadə molekullara misal olaraq ikiatomlu

(şəkil 2) və xətti çoxatomlu molekulları göstərmək olar ki, onların iki baş ətalət

momentləri eynidir, üçüncü isə sıfra bərabərdir.


Şəkil 1. Molekulda enerji keçidlərinin və termlərin sxemi: W

e1

, W



e2

– elektron halları, 

V

1

, V



2

–rəqsi halları, J

1

, J


2

– fırlanma hallarını göstərir. 



Bu cür molekullar üçün fırlanma

enerjisi aşağıdakı tənliklə hesablana

bilər:

Bhc

J

J

J

E

)

1



(

)

(



+

=

Burada



B

– fılanma sabiti olub,



h

B

2

=



I

B

2

8



π

=

bərabərdir.



Burada

Ι

-ətalət



momentidir və ikiatomlu molekullar

üçün onun qiymətini müəyyən

etmək üçün

Şəkil 2. AB ikiatomlu molekulun fırlanma

hərəkəti: S-molekulun ağırlıq mərkəzidir.

AB

B

A

r

m

m

I

=

2



hərəkəti: S molekulun ağırlıq mərkəzidir.

B

A

m

m

I

+

=



d

i if d



k l

düsturundan istifadə etmək olar.



1-ci ifadədən aydın olur ki, molekulun ətalət momenti böyük olduqca, fırlanma

xətləri bir-birinə daha yaxın olur. Aşağıdakı şəkildə ikiatomlu molekulun fırlanma

spektri təsvir edilib. Burada

B

fırlanma



sabitidir.

Ordinat oxunda intensivlik,

Ordinat oxunda intensivlik,

absis oxunda isə dalğa ədədi

verilib.

Şüalanma


ilə

qarşılıqlı təsir nəticəsində bu

qarşılıqlı təsir nəticəsində bu

fırlanma keçidləri arasında

keçidlər baş verir.

Onu da qeyd etmək lazımdır ki, bu keçidlər istənilən kimi yox, seçmı qaydasına

görə (

ΔJ=±1



) həyata keçir. Beləliklə, fırlanma keçidi üçün dalğa ədədi

,....


2

,

1



,

0

),



1

(

2



=

+

=



J

J

B

R

ν

Fırlanma spektrindən istifadə etməklə fırlanma sabitini, ətalət momentini və



atomlar arasındakı məsafəni tapmaq olar.

Mürəkkəb molekullar üçün fırlanma enerjisinin ifadəsi çox mürəkkəb şəkildə

ç

j

ç



ş

olur, bəzi molekullar üçün isə bu ifadəni yazmaq ümumiyyətlə mümkün olmur.



Molekulun fırlanma hərəkətini nəzərdən keçirdik, indi isə molekulu təşkil edən

t

l



bi bi i

i h


k ti b

atomların bir-birinə nəzərən qərsi hərəkəti baxaq.

Kvant mexanikasından məlumdur ki, ossolyatorlar sisteminin tezliyi rəqs edən

zərrəciklərin kütlələrindən və onlar arasındakı məsafədən asılıdır:

μ

π

ν



f

2

1



=

Burada


f

– qüvvə sabiti,



m

– sistemin kütləsidir.

Bundan başqa, kvant mexanikasında harmonik ossolyator modelinin diskret enerji

halları üçün aşağı ifadə alınmışdır:

μ

ç

ş ğ



ş





⎛ +

=





⎛ +


=

2

1



2

2

1



)

(

n



f

h

n

h

n

E

μ

π



ν

Burada


n=0, 1, 2, ...

fırlanma kvant ədədidir; seçmə qaydası isə

Δn=±1

kimidir. 1-ci

ifadə müəyyən yaxınlaşmalarla molekulyar sistemlərə də şamil edilə bilr İkiatomlu



μ



ifadə müəyyən yaxınlaşmalarla molekulyar sistemlərə də şamil edilə bilr. İkiatomlu

molekul halında isə, hər iki ifadə öz görünüşünü saxlayır, lakin sistemin gətirilmiş

kütləsi

μ

aşağıdakı kimi hesablanır:



)

/(

+



μ

)

/(



B

A

B

A

m

m

m

m

+

=



μ

Çoxatomlu sistemlər üçün bu ifadələr mürəkkəb şəkil alır.

Molekullar və nanoklasterlər İQ spektroskopiya üsulları ilə tədqiq edildikdə,

onların molekulyar modellərinin parametrləri haqqında məlumat əldə etmək olur ki,

bunu da tərs spektral məsələlərin həlli ilə nail olmaq mümkündür. Molekulyar

modellərin parametrləri dedikdə, sistemi təşkil edən atomların kütlələri, rabitə

p

uzunluqları, valent və torsion bucaqları, potensial səthlərin xarakteristikaları



(məsələn, qüvvə sabitləri), rabitələrin dipol momentləri və s. başa düşülür. İQ

spektroskopiya ilə fəza konformasiya izomerlərini müəyyən etmək, molekuldaxili

spektroskopiya ilə fəza konformasiya izomerlərini müəyyən etmək, molekuldaxili

və molekullararası qarşılıqlı təsirləri öyrənmək, kimyəvi rabitələrin xarakterini,

molekullarda yüklərin paylanmasını, faza keçidlərini, kimyəvi reaksiyaların

kinetikasını yaşama müddətləri kiçik olan (10

-6

san) zərrəcikləri qeyd etmək bir



kinetikasını, yaşama müddətləri kiçik olan (10 san) zərrəcikləri qeyd etmək, bir

sıra həndəsi parametrləri dəqiqləşdirmək və termodinamik funksiyaları hesablamaq

üçün nəticələri almaq mümkündür.

R

i



kt l i i t

t i


(t hlil

li ) t


k ü ü

ü t lif


d ll d

Rəqsi spektrləri interpretasiya (təhlil, analiz) etmək üçün müxtəlif modellərdən

istifadə edilir ki, onları da 4 kateqoriyaya bölürlər:

eyni tərkibli amorf və kristallik cisimlərin rəqsi spektrlərinin müqayisəsinə



əsaslanan modellər;

102 atomdan ibarət böyük klasterlərə əsaslanan hesablamalar;



müəyyən sayda atomlardan ibarət kiçik klasterlərə əsaslanan hesablamalar;

digər klasterlərlə rəqsi bağlı olmayan lokal molekulyar klasterlərə əsaslanan



hesablamalar.

Bu model hesablamaları keyfiyyət və kəmiyyət baxımından spektrləri dəqiq təhlil 

etməyə, spektr və quruluşlar arasındakı uyğunluğu müəyyən etməyə imkan verir.

Mi l ü ü

ğ d k


kt l i ö t

k kif


tdi b

d C füll


i i N

Misal üçün aşağıdakı spektrləri göstərmək kifayətdir; burada C

60

füllereninin Na 



və Li-la stereokimyəvi birləşməsinin spektrləri təsvir olunmuşdur. 

İQ spektrləri: 

) 1 C

2 Li C

3 Li C

4 Li C

5 Li C

6 Li C

7 Li C

8 Li C

a) 1- C

60

, 2 – Li

1

C

60

, 3 - Li

2

C

60

, 4 – Li

3

C

60

, 5 – Li

4

C

60

, 6 – Li

6

C

60

, 7 – Li

8

C

60

, 8 – Li

12

C

60

;

b) 1- C

60

, 2 – Na

1

C

60

, 3 - Na

2

C

60

, 4 – Na

3

C

60

, 5 – Na

4

C

60

, 6 – Na

6

C

60

, 7 – Na

8

C

60

,                  

8 – Na

12

C

60

.

Rezonanas üsulları – nüvə maqnit rezonansı 

(NMR) və messbayer spektroskopiyası (NQR)

NMR radiospektroskopiyanın üsullarından biri olub, atom və molekulların

elektron halının kondensə olunmuş hallarda maddənin quruluşunu və dinamikasını

ş

q



ş

hesablamağa imkan verir.

NMR üsulu 1946-cı ildə amerika fizikləri E.Persell (Harvard Universiteti) və

Blox (Stanford Universiteti) tərəfindən kəşf edilmiş və bu kəşfə görə 1952-ci ildə

Blox (Stanford Universiteti) tərəfindən kəşf edilmiş və bu kəşfə görə 1952 ci ildə

Nobel mükafatına layiq görülmüşlər.

Bu üsul, nüvəsinin maqnit momenti sıfır olan və xarici sabit maqnit sahəsində

yerləşən cisim tərəfindən radiotezlikli elektromaqnit enerjisinin rezonans

yerləşən cisim tərəfindən radiotezlikli elektromaqnit enerjisinin rezonans

udulmasına əsaslanır. (Maqnit momentləri sıfra bərabər olan nüvələr

1

H,

2



H,

13

C,



14

N,

15



N,

19

F,



29

Si,


31

P və s.)


NMR

kt

k i



di

ü ll d


f

l di


bi

ü

i



tl i

NMR spektroskopiyası, onu digər üsullardan fərqləndirən bir sıra xüsusiyyətləri

ilə xarakterizə olunurlar. Belə ki, məlum izotoplarının təqribən yarısının nüvələrinin

(

∼150) maqnit momentinə malik olmasına baxmayaraq, sistemli olaraq onların çox



İ

az qismindən tədqiqatlarda istifadə olunur. İmpuls rejimində işləyən spektrometrlər

yaranmamışdan öncə, tədqiqatların əksəriyyəti hidrogen nüvələrində (protonlarda)

1

H və ftor nüvələrində



19

F aparılırdı. Çünki bu nüvələr NMR spektroskopiyası üçün

ideal xassələrə malikdir:


1. Hidrogen- və ftor tərkibli maddələrdə yüksək tərtibdə təbii “maqnt” izotopu

d (


1

H 99 98%


19

F 1000%)


vardır (

1

H 99,98%,



19

F 1000%);

2. Yüksək maqnit momentinə malikdirlər;

3. Spinləri

Ι=1⁄2

NMR-nın digər bir xüsusiyytəti ondan ibarətdir ki, burada rezonanslaşan nüvə



mübadilə proseslərinin təsiri ilə rezonans siqnallarının yerinə və eninə təsir göstərir.

Belə ki, maye spektrlərində NMR xətlərinin eninin 0,1-1 Hs tərtibində olmasına

baxmayaraq, həmin nüvə bərk fazada tədqiq edildikdə bu en 1

⋅10


14

Hs-ə qədər arta

bilir.

NMR spektrometrləri radiospektrometr vasitəsilə qeyd edilir (sonrakı slayddakı



şəklə bax).

Hal-hazırda müasir qurğularda NMR üsulu ilə 80 maqnit nüvəsini tədqiq etmək

Hal-hazırda müasir qurğularda NMR üsulu ilə 80 maqnit nüvəsini tədqiq etmək

mümkündür. NMR spektroskopiyası analizin əsas fiziki-kimyəvi üsuludur. Onun

nəticələrindən istifadə etməklə kimyəvi reaksiyaların həm orta məhsulları, həm də

son məhsulları haqqında məlumat almaq olar NMR konformasiya tarazlığı bərk

son məhsulları haqqında məlumat almaq olar. NMR konformasiya tarazlığı, bərk

cisimlərdə atom və molekulların diffuziyası, daxili hərəkətlər, hidrogen rabitələri və

s. haqqında informasiya verir.


NMR-spektrometrinin sxemi

Bundan başqa, NMR üsulu ilə ilk süni füllerenin varlığı aşkar edilmişdir. NMR

spektrləri ilə atom yığımlarının (nanoklasterlərin) ölçü parmetrləri haqqında da

i f

i

ld



t

k ü kü dü

informasiya əldə etmək mümkündür.

C

60

füllereninin NMR spektri 

25

Mg –nın NMR spektri:

ölçüləri 1 – 3nm, 2 – 4.5nm,  3 – 5nm olan 

hesablanmış (bütöv xətlər) və təcrübi 

nəticələri (üçbucaqlar). 


Nanoquruluşlu materialların tədqiqində istifadə olunan digər üsul 1958-ci ildə

q

ş



q q

g

R.L.Messbayer tərəfindən irəli sürülmüş nüvə



qamma-rezonans (NQR) üsuludur

.

Bu üsulu əksər müəlliflər Messbayer spektroskopiyası adlandırırlar. Qamma-



rezonans üsulu nüvə tərəfindən

γ-kvantların rezonans şüalandırılması və ya

rezonans üsulu nüvə tərəfindən

γ kvantların rezonans şüalandırılması və ya

udulması deməkdir. Bu kəşfə görə 1961-ci ildə RL.Messbayer Nobel mükafatına

layiq görülmüşdür.

Həm sərbəst atom və ionların həm də bərk cisimdə atomların nüvələri nüvə

Həm sərbəst atom və ionların, həm də bərk cisimdə atomların nüvələri, nüvə

əhatəsində yerləşən elektronların güclü elektrik və maqnit sahələrinin təsiri altında

olurlar. Atom sistemlərinin kiçik ölçülü olmaları hesabına bu sahələr, laboratoriya

iti d

d l


h l d

t

t



ü lü

l

Nü l i



b

h l l


şəraitində yaradılmış sahələrdən, qat-qat güclü olur. Nüvələrin bu sahələrlə

qarşılıqlı təsirləri

ifrat incə qarşılıqlı təsir

adlanır. Bu terminin yaranma tarixi

onunla bağlıdır ki, bu qarşılıqlı təsirlər optik spektrlərin ifrat quruluşunun

İ

yaranmasına birbaşa cavabdehdir. İfrat incə qarşılıqlı təsirlərin öyrənilməsi nüvə



fizikasında böyük əhəmiyyət kəsb edir. Çünki bu qarşılıqlı təsirlər atom

nüvələrinin elektromaqnit momentlərinin ölçülməsi üçün istifadə edilən müxtəlif

q

ç

ç



üsulların əsasını təşkil edir. İfrat incə qarşılıqlı təsir parametrlərinin elektron dalğa

funksiyasının görünüşünə təsiri, bu üsuldan bərk cisimlər fizikasında istifadə

etməyə geniş imkanlar açır.

etməyə geniş imkanlar açır.



İfrat incə qarşılıqlı təsirlərin ən vacib növləri elektrik kvaadrupol və maqnit

di l


l l t i l i h

b

l



B

l l t i l i

h

2 i


ü

dipol qarşılıqlı təsirləri hesab olunur. Bu qarşılıqlı təsirlərin hər 2-si nüvə

səviyyəsinin, maqnit kvant ədədinin qiymətinə görə bir-birindən fərqlənən,

yarımsəviyyələrə parçalanmasına səbəb olur. İfrat incə parçalanmasının enerjisi,

6

5

əsasən 10



-6

-10


-5

eV-dan çox olmur.

γ-şüalanmasının ifrat incə quruluşunun tədqiqi Messbayer effektinin kəşfindən

sonra mümkün olmuşdur. Messbayer effekti spektrdə

γ-şüalanma xətlərinin

meydana gəlməsinə səbəb olur.

γ-şüalanmanın enerjisi nüvənin həyəcanlanmış və

əsas hallarının enerjiləri fərqinə,

γ-şüalanmanın spektrləri xətlərinin eni isə

həyəcanlanmış halın təbii eninə bərabər olur.

y

ş

Messbayer effektinə əsaslanan



γ-şüalanmanın ifrat incə quruluşunun

öyrənilməsinin təcrübi üsulu

messbayer

γ-spektroskopiyası

adlanır. Messbayer

udma spektrlərinin analizi faza tərkibi zərrəciyin lokal kristallik simmetriyası və

udma spektrlərinin analizi faza tərkibi, zərrəciyin lokal kristallik simmetriyası və

ölçüsü,


həmçinin

lokal


maqnit

xarakteristikaları

(məsələn,

maqnit


anizotropluğunun enerjisi və maqnit relaksasiya parametrləri) haqqında məlumat

əldə etməyə imkan verir

əldə etməyə imkan verir.

Nanosistemlərin messbayer spektrlərindən aydın görünür ki, paramaqnit hala

uyğun xarakterik ifrat incə quruluşlu maqnitə görə tənzimlənmiş hallar arasında

l

i k idl i ö



dd

sıçrayışlı maqnit keçidləri mövcuddur.



Bu maqnit keçidləri temperaturun T

CO

=120-130K qiymətlərində baş verir.



α-

Fe

2



O

3



γ-Fe

2

O



3

sistemlərinin həcmli nümunələrində isə bu temperaturlar uyğun

Fe

2

O



3

γ Fe



2

O

3



sistemlərinin həcmli nümunələrində isə bu temperaturlar, uyğun

olaraq 856 və 965K tərtibindədir. Buradan aydın olur ki, nanosistemlərdə maqnit

keçidlərinin temperaturu kritik temperaturdan kişikdir.

α-Fe



2

O

3  

-

γ-Fe



2

O

3

nanoklasterlər sisteminin

nanoklasterlər sisteminin 

messbayer spektrləri

İŞIQBURAXAN ELEKTRON MİKROSKOPİYASI.

XX əsrin 30-cu illərində işıq dalğası

yerinə elektron şüasından istifadə edən

mikroskopun ilk sxemi verilmişdir



Yüksәk gәrginlik

Elektronlar 

mәnbәyi olan 

qızmış mәftil

mikroskopun ilk sxemi verilmişdir.

1932-ci ildə alman alimi Maks Kholl

və Ernst Ruska tərəfindən ilk belə

mikroskop yaradıldı 1986 cı ildə bu

obyekt

Kondensә edici 

linza

mikroskop yaradıldı. 1986-cı ildə bu

kəşfə görə Ernst Ruska fizika üzrə

Nobel mükafatına layiq görülmüşdür.

İ

b

l kt



ik

k

obyekt



Obyektivin linzası

İşıqburaxan elektron mikroskopu

(İEM) bir neçə prinsipial xüsusiyyəti ilə

səciyyələnir:



proyeksiyaedici 

linza (okulyar)

1) elektronlar seli maddə tərəfindən

güclü udulmaya məruz qaldığı üçün

qurğu daxilində mütləq vakuum



Flüoressensiyaedi

ci ekranda vәya 

sәthdә alınan

q ğ


q

yaradılmalıdır;

2) tədqiq edilən nümunə çox nazik

olmalıdır (

∼ 100 nm ətrafında), bu

sәthdә alınan 

görünüşı

İşıqburaxan elektron

olmalıdır ( 100 nm ətrafında), bu

isə texniki cəhətcə çox çətin və

mürəkkəbdir.



İşıqburaxan elektron 

mikroskopunun iş 

sxemi

İEM-ları mikro- və nano ölçülü obyektlərin vizual görüntüsünü tədqiq eən

üsullardan biri hesab olunur

üsullardan biri hesab olunur.

Elektron mikroskopunun fiziki əsasını de-Broyl dalğa uzunluğu



h

0388


0

nm

V

eV

eV

m

h

0388


,

0

2



1

2

2



0

=





+



=

λ

düsturu ilə hesablanan, elektron şüası yolunun elektrooptik idarə edilməsi təşkil



c

m

2

2



0

0





edir. Burada

h

– Plank sabiti,



m

0

- elektronun sükunət kütləsi,



e

– elektronun yükü,



V

– sürətləndirilmiş (gücləndirilmiş) gərginlik,



c

– işıq sürətidir.

Mü i İEM

ü kk b fi iki

ğ d

O

d t ll



(

tik i t


i

Müasir İEM mürəkkəb fiziki qurğudur. Onun detalları (əsasən optik sistemin

detalları) xüsusi materiallardan hazırlanır və dəqiqlik tələb edir. Bundan başqa, bu

qurğu vibrasiyaya davamlı olmalıdır. Ona görə də yüksəkvoltlu EM-ları üçün

i

l (


d

) h


l

i

l d



l di il i

i li i


xüsusi özül (fundament) hazırlanır. Linzalarda cərəyanın gücləndirilmiş gərginliyi

(

∼ 10 ÷6) yüksək stabilliyə malikdir. Elektron-optik böyütmə tərtibi ∼ 600.000 ÷



1.300.000 -ə bərabərdir. Sonrakı böyütmə fotoqrafik üsulla yerinə yetirilir (5 – 20

dəfə).


Rəqəmsal İEM-nin görünüşü

İEM-da (bax sxemə) kondensatorlu elektromaqnt linza vasitəsilə fokuslanmış

yüksəkeneryili elektron şüa (elektronlar bir neçə yüz kilovolta qədər gücləndirilirlər)

nazik

nümunədə


səpilir,

obyektiv


proyeksiyalanmış

linzadan

keçir,


flüoressensiyaedici ekranda obyektin şəklini yaradır. 200 kV-a qədər sürətləndirilmiş

elektronların dalğa uzunluğu 0,0025 nm olur.

ğ

ğ

İEM-da elektron şüası ilə nümunənin atomları arasında güclü qarşılıqlı təsir



olduğu üçün, tədqiq edilən nümunənin qalın lığı

∼ 0,1 mikron olmalıdır. Bu tip

praparatların hazırlanması isə çox çətindir.praktikada bu məqsədlə müxtəlif

praparatların hazırlanması isə çox çətindir.praktikada bu məqsədlə müxtəlif

üsullardan – elektrokimyəvi, ion bombardılmasından, ultramikrotomiyadan istifadə

edirlər.


Alınan görüntüləri təhlil etmək üçün tədqiqatçılar mütləq difraksiya nəzəriyyəsini

Alınan görüntüləri təhlil etmək üçün, tədqiqatçılar mütləq difraksiya nəzəriyyəsini

(amplitud və faza) bilməlidirlər. İEM-da obyektlərin şəkli 2 rejimdə alınır: işıqlı sahə

və tünd sahə rejimində. İşıqlı sahədə şəkil (yəni obyektin görüntüsü) – kiçik enerji

itki i il

b ktd


k

l kt


l

it il f


l

ik

l



kli i

itkisi ilə obyektdən keçən elektronlar vasitəsilə formalaşmış mikroquruluşun şəklinin

böyüdülmüş görüntüsüdür. Bu zaman quruluş mikroskopun flüoressensiya edici

ekranda və ya monitorda tünd xətlərlə, işıqlı fonda ləkələrlə verilir.

Tünd sahədə isə şəkil səpilmiş elektronlar vasitəsilə formalaşır.

İşıqlı sahə ilə müqayisədə, tünd sahədə görüntü neqativ kimi alınır.

İEM vasitəsilə müxtəlif materialların: metalların, ərintilərin, keramikanın,

polimerlərin, nanoboruların, füllerenlərin, nanoquruluşların və çoxlaylı nazuk



təbəqələrin quruluşlarını tədqiq etmək mümkündür.

Каталог: w27 -> Bakmuh -> vlinhf
w27 -> Mühazir ühazirəə 11 11
w27 -> AZƏrbaycan respublikasi təHSİl naziRLİYİ baki döVLƏt universiteti Kİmya faküLTƏSİNİn bakalavr təHSİl piLLƏSİ ÜZRƏ “nanokimyanin və nanotexnologiyanin əsaslari”
Bakmuh -> M Ü h a z I r ə – 7 və 8 Nanomateriallarin tədqiqində istifadə olunan üsullar. Spektroskopiya və mikroskopiya
w27 -> M Ü hazi r ə 5 elektromaqnetiZMİN İNKİŞafi
w27 -> M Ü hazi r ə 3 nyutonun səLƏFLƏRI
w27 -> Fizika fakültəsi İstiqamətin şifri və adı: тем: 030000 Fizika
Bakmuh -> M Ü h a z I r ə 14 15 Nanotexnologiyalar əsasında bionanosensorların, intellektual sensorların, süni nanotellərin və bioçiplərin yaradılması. Bakteriyalar və viruslardan nanotexnologiyalarda istifadə edilməsi


Поделитесь с Вашими друзьями:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azkurs.org 2019
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə