Ботаник 

Рентген туяаны спектроскопийн аргууд. Атомын ялгарлын спектроскопи

Int. атомын бүрхүүлүүд. Тоормослох ба шинж чанарыг ялгах. рентген туяа. Эхнийх нь рентген хоолой дахь байг бөмбөгдөж буй цэнэглэгдсэн тоосонцор (электрон) удаашрах үед үүсдэг бөгөөд тасралтгүй спектртэй байдаг. Онцлог шинж чанартай Зорилтот атомууд электронтой (анхдагч цацраг) эсвэл рентген фотонуудтай (хоёрдогч эсвэл флюресцент цацраг) мөргөлдөх үед цацраг туяа ялгардаг. Эдгээр мөргөлдөөний үр дүнд нэг нь дотоод . Атомын (K-, L- эсвэл M-) бүрхүүлүүд, электрон нисч, өөр (дотоод эсвэл гадаад) бүрхүүлийн электроноор дүүргэгдсэн хоосон орон зай үүсдэг. Энэ тохиолдолд атом нь рентген квантыг ялгаруулдаг.

Рентген туяаны спектроскопи дээр батлагдсан шилжилтийн тэмдэглэгээг Зураг дээр үзүүлэв. 1. n = 1, 2, 3, 4... үндсэн квант тоотой бүх энергийн түвшинг тус тус тэмдэглэв. K, L, M, N...; ижил h-тэй энергийн дэд түвшнийг жишээлбэл, энергийн өсөх дарааллаар тоон индексүүдийг дараалан хуваарилдаг. М 1, М 2, М 3, М 4, М 5 (Зураг 1). K-, L- эсвэл M-түвшинд шилжих бүх шилжилтийг K-, L- эсвэл M-цуврал шилжилтүүд (K-, L- эсвэл M-шилжилтүүд) гэж нэрлэдэг бөгөөд Грек үсгээр (a, b, g ...) тэмдэглэнэ. ) тоон индекстэй. Нийтлэг хоолны дэглэм. шилжилтийг шошголох дүрэм байхгүй. Наиб. нөхцөлийг хангасан түвшний хооронд эрчимтэй шилжилт явагдана: D l = 1, D j = 0 эсвэл 1 (j = lb 1/2), D n . 0. Онцлог шинж чанар рентген спектр нь шугаман шинж чанартай байдаг; мөр бүр нь тодорхой шилжилттэй тохирч байна.

Цагаан будаа. 1. Рентген туяаны хамгийн чухал шилжилтүүд.

Электроноор бөмбөгдөлт нь арлын задралд хүргэдэг тул химийн шинжилгээ, судалгаанд . Бондууд нь жишээлбэл, рентген флюресценцийн шинжилгээ (доороос үзнэ үү) болон рентген электрон спектроскопи зэрэг хоёрдогч цацрагийг ашигладаг. Зөвхөн рентген туяаны бичил шинжилгээнд (Электрон датчикийн аргуудыг үзнэ үү) рентген туяаны анхдагч спектрийг ашигладаг. электрон цацраг амархан төвлөрдөг.

Рентген спектрийг олж авах төхөөрөмжийн схемийг Зураг дээр үзүүлэв. 2. Анхдагч рентген цацрагийн эх үүсвэр нь рентген гуурс юм. Задаргааны хувьд рентген туяадолгионы уртын спектрт болор анализатор эсвэл дифракц ашиглан . тор. Үүссэн рентген спектрийг иончлолын тусламжтайгаар рентген хальсан дээр тэмдэглэнэ. камер, тусгай тоолуур, хагас дамжуулагч мэдрэгч гэх мэт.

Рентген туяа шингээх спектрүүд нь электрон ext-ийн шилжилттэй холбоотой байдаг. бүрхүүлүүд нь сэтгэл хөдөлсөн бүрхүүлүүд (эсвэл бүсүүд). Эдгээр спектрийг авахын тулд шингээгч бодисын нимгэн давхаргыг рентген туяа болон анализаторын талст (Зураг 2) эсвэл анализаторын болор болон бичлэгийн төхөөрөмжийн хооронд байрлуулна. Шингээлтийн спектр нь бага давтамжийн хурц хилтэй бөгөөд энэ үед шингээлтийн үсрэлт үүсдэг. Шингээлтийн босго хүртэлх бүсэд (жишээ нь, хязгаарлагдмал төлөвт) шилжих шилжилтийн энэ үсрэлтээс өмнөх спектрийн хэсгийг дууддаг. шингээлтийн спектрийн богино зайн бүтэцтэй бөгөөд тодорхой тодорхойлогдсон максимум, минимум бүхий хагас шугаман шинж чанартай. Ийм спектр нь химийн бодисын хоосон төлөв байдлын талаархи мэдээллийг агуулдаг. нэгдлүүд (эсвэл хагас дамжуулагч дахь дамжуулах зурвас).

Цагаан будаа. 2. Рентген спектрометрийн схем: 1-рентген хоолой; 1а-электроны эх үүсвэр (дулааны ялгаруулалтын катод); 1b-зорилтот (анод); 2-дотоод судалгаа хийсэн; 3 - болор анализатор; 4-Бичлэг хийх төхөөрөмж; hv 1 - анхдагч рентген зураг; hv 2 - хоёрдогч рентген зураг; hv 3 - бүртгэгдсэн цацраг.

Үргэлжилсэн энергийн утгын төлөвт шилжилт явагдах үед шингээлтийн босгоос давсан спектрийн хэсэг гэж нэрлэдэг. шингээлтийн спектрийн хол нарийн бүтэц (EXAFS-өргөтгөсөн шингээлтийн нарийн бүтэц). Энэ бүсэд судалж буй атомаас зайлуулсан электронуудын хөрш атомуудтай харилцан үйлчлэлцэх нь коэффициентийн бага зэрэг хэлбэлзэлд хүргэдэг. шингээлт ба минимум ба максимууд рентген туяаны спектрт гарч ирдэг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зай нь геомтой холбоотой байдаг. шингээх бодисын бүтэц, үндсэндээ атом хоорондын зайтай. EXAFS аргыг ердийн дифракцтай аморф биетүүдийн бүтцийг судлахад өргөн ашигладаг. аргуудыг хэрэглэх боломжгүй.

ext хооронд эрчим хүчний рентген шилжилт. цахим түвшинхолболт дахь атом. судалж буй атомын үр ашигтай цэнэгээс q хамаарна. Өгөгдсөн элементийн атомуудын шингээлтийн шугамын шилжих D E Comm. Эдгээр атомуудын чөлөөт шингээлтийн шугамтай харьцуулахад. төлөв нь q-тай холбоотой. Хамаарал нь ерөнхийдөө шугаман бус байдаг. Онолын үндсэн дээр Декомпийн хувьд q-аас D E хамаарал. ион ба туршилтууд. D E утгуудыг холбоно. q тодорхойлж болно. Өөр өөр химийн нэг элементийн q утгууд. холбогч. Энэ элементийн исэлдэлтийн төлөв болон хөрш атомуудын шинж чанараас хамаарна. Жишээлбэл, S (VI) -ийн цэнэг нь фторсульфонатуудад + 2.49, сульфатуудад +2.34, сульфоны хүчилд +2.11; S(IV) хувьд: сульфитын хувьд 1.9, сульфонд 1.92; S(II)-ийн хувьд: сульфидын хувьд -1-ээс -0.6 хүртэл, полисульфидын K 2 S x (x = 3-6) -0.03-аас O хүртэл. 3-р үеийн элементүүдийн Ка шугамын D E шилжилтийг хэмжих нь химийн бодис дахь сүүлчийн исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлох боломжийг олгодог. Харилцаа холбоо, зарим тохиолдолд тэдгээрийн зохицуулалт. тоо. Жишээлбэл, октаэдрээс шилжилт. тетраэдрих рүү. атомуудын зохион байгуулалт 0 Comm. Mg ба A1 нь D E-ийн утгыг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг.

Дотор талдаа хоосон орон зай үүсгэхийн тулд анхдагч рентген квант hv 1-ээр цацрагаар цацруулсан рентген цацрагийн спектрийг авах. бүрхүүл, энэ ажилнь электрон өөр дотоод эсвэл гадна бүрхүүлээс шилжсэний үр дүнд дүүрдэг бөгөөд энэ нь хоёрдогч рентген квант hv 2 ялгаралт дагалддаг бөгөөд энэ нь анализаторын талст эсвэл дифракцаас тусгасны дараа бүртгэгддэг. сараалжтай (Зураг 2).

Валентын бүрхүүлээс (эсвэл зурвас) электронуудын дотоод орон зай руу шилжих шилжилт. бүрхүүл гэж нэрлэгддэгтэй тохирч байна. ялгаралтын спектрийн сүүлчийн мөрүүд. Эдгээр шугамууд нь валентын бүрхүүл эсвэл туузны бүтцийг тусгадаг. Сонгон шалгаруулалтын дүрмийн дагуу K ба L 1 бүрхүүлд шилжих нь валентын бүрхүүлээс үүсэх боломжтой бөгөөд үүнд p-төлөвүүд оролцох, L 2 ба L 3 -c валентын бүрхүүлүүд (эсвэл бүс) рүү шилжих боломжтой. , үүсэхэд оролцдог - болон судлагдсан атомын d-төлөв. Тиймээс Ка нь холболтын 2-р үеийн элементүүдийн шугам юм. Судалгаанд хамрагдаж буй элементийн 2p орбитал дахь электронуудын энергийн тархалт, Kb 2 - 3-р үеийн элементүүдийн шугам - 3p орбиталь дахь электронуудын тархалт гэх мэт санааг өгдөг. Зохицуулалтын холболтын Kb 5-р шугам. 4-р үеийн элементүүд нь судалж буй атомтай уялдсан лигандын электрон бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг.

Шилжилтийн задралын судалгаа. судлагдсан нэгдлүүдийг бүрдүүлдэг бүх атом дахь цувралууд нь валентийн түвшний (эсвэл зурвасын) бүтцийг нарийвчлан тодорхойлох боломжийг олгодог. Нэг талстуудын ялгаралтын спектр дэх шугамын эрчмийн өнцгийн хамаарлыг авч үзэхэд онцгой үнэ цэнэтэй мэдээллийг олж авдаг. Энэ тохиолдолд туйлширсан рентген туяа ашиглах нь спектрийн тайлбарыг ихээхэн хөнгөвчилдөг. Рентген цацрагийн спектрийн шугамын эрч хүч нь шилжилт явагдаж буй түвшний популяци, улмаар коэффициентийн квадратуудтай пропорциональ байна. атомын тойрог замын шугаман хослол (молекулын тойрог замын аргыг үзнэ үү). Эдгээр коэффициентийг тодорхойлох аргууд нь үүн дээр суурилдаг.

Рентген флюресценцийн шинжилгээ (XRF) нь хэмжигдэхүүнд өргөн хэрэглэгддэг харгалзах элементийн концентрацаас рентген цацрагийн спектрийн шугамын эрчмээс хамаарал дээр суурилдаг. шинжилгээний ялгаа. материал, ялангуяа хар ба өнгөт металлурги, цементийн үйлдвэр, геологийн . Энэ тохиолдолд хоёрдогч цацрагийг ашигладаг, учир нь. Ин-ва задрахын зэрэгцээ спектрийг өдөөх үндсэн арга нь үр дүнгийн давтагдах чадваргүй болоход хүргэдэг. XRF нь хурдацтай ба өндөр зэрэгтэйавтоматжуулалт. Илрүүлэх хязгаар нь элемент, матрицын найрлага, ашигласан спектрометрээс хамаарч 10 -3 -10 -1% байна. Хатуу эсвэл шингэн үе шатанд Mg-ээс эхлээд бүх элементүүдийг тодорхойлж болно.

Судалгаанд хамрагдсан i элементийн флюресценцийн эрчим I i нь зөвхөн дээж дэх C i агууламжаас гадна бусад элементүүдийн C j агууламжаас хамаарна, учир нь тэдгээр нь i элементийн флюресценцийг шингээх, өдөөхөд хувь нэмэр оруулдаг (матрицын нөлөө). ). Үүнээс гадна I i-ийн хэмжигдэхүйц үнэ цэнэ нь амьтдыг . дээжийн гадаргуу, фазын тархалт, ширхэгийн хэмжээ гэх мэт нөлөөлөл. Эдгээр үр нөлөөг тооцохын тулд том тоозаль мэх. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь эмпирик юм. гадаад ба дотоод аргууд. стандарт, тархсан анхдагч цацрагийн дэвсгэр ашиглах, шингэлэх арга.
D I i эрчмийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг тодорхойлогдсон элементийн D C i. Энэ тохиолдолд: С i = I i D С i /D I i . Энэ арга нь нарийн төвөгтэй найрлагатай материалыг шинжлэхэд онцгой үр дүнтэй боловч дээж бэлтгэхэд тусгай шаардлага тавьдаг.

Тарсан анхдагч цацрагийг ашиглах нь энэ тохиолдолд тодорхойлогддог элементийн флюресценцийн I i эрчмийн I f арын эрчмийн харьцаа нь үндсэндээ хамаарна. дээр C i ба бага зэрэг нь бусад элементүүдийн концентрацаас хамаардаг C j .

Шингэрүүлэх аргад туршилтын дээжинд их хэмжээний сул шингээгч эсвэл бага хэмжээний хүчтэй шингээгч нэмнэ. Эдгээр нэмэлтүүд нь матрицын нөлөөг багасгах ёстой. Шингэрүүлэх арга нь усан уусмал, нарийн төвөгтэй найрлагатай дээжийг шинжлэхэд үр дүнтэй байдаг бол арга нь int. стандартыг хэрэглэхгүй.

Бусад элементүүдийн I j эсвэл концентраци C j дээр үндэслэн хэмжсэн эрчимийг I i-г засах загварууд бас байдаг. Жишээлбэл, C i-ийн утгыг дараах байдлаар үзүүлэв.

a, b ба d утгуудыг C i тодорхойлогдсон элементийн концентрацитай хэд хэдэн стандарт дээжинд I i ба I j хэмжсэн утгуудын үндсэн дээр хамгийн бага квадратын аргаар олно. Энэ төрлийн загваруудыг компьютерээр тоноглогдсон XPA төхөөрөмж дээр цуваа дүн шинжилгээ хийхэд өргөн ашигладаг.

Лит .: Баринский Р.Л., Нефедов В.И., Молекул дахь атомын цэнэгийн рентген спектрийн тодорхойлолт, М., 1966; Немошкаленко В.В., Алешин В.Г., Онолын үндэслэлРентген цацрагийн спектроскопи, К., 1979; Молекулын рентген спектр, Новосиб., 1977; Рентген флюресценцийн шинжилгээ, ред. X. Erhardt, trans. Германаас., М., 1985; Нефедов В.И., Вовна В.И., Химийн нэгдлүүдийн электрон бүтэц, М., 1987.

В.И. НЕФЕДОВ

Магистрын хөтөлбөр №23 Наносистемийн электроникууд

Лабораторийн менежер - Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор, профессор Шулаков Александр Сергеевич .

Шинжлэх ухааны судалгааны үндсэн чиглэлүүд

  • Хэт зөөлөн рентген туяа үүсэх үндсэн зүй тогтол ба түүний бодистой харилцан үйлчлэх туршилтын судалгаа.
  • Атомыг судлах рентген спектрийн аргуудыг боловсруулах цахим бүтэцПолиатом систем (молекул, бөөгнөрөл), гадаргуу дээрх хатуу биет, далд фазын хил хязгаар, эзэлхүүн дэх богино зайн дараалал.
  • Рентген туяаны үйл явцын онолыг хөгжүүлэх.
  • Судалж ашигласан процессууд: фото шингээлт, фотоионжуулалт ба гэрэл цацрал, гадаад фотоэлектрик эффект, гадаад нийт тусгал, сарнилт, шинж чанарын ялгаралт, урвуу гэрэл цацрал, бремстрахлунг үүсгэх, босго ба резонансын ялгаралт ба фотоэмиссия.

Ойлголтод хялбар болгох үүднээс хэрхэн үүссэн, хэрхэн үүссэн тухай түүх лаборатори эвдэрсэнхэд хэдэн хэсэгт хуваасан:

Үндсэн ойлголтууд

Рентген спектроскопийн аргуудыг хөгжүүлэх Санкт-Петербургих сургууль

ҮНДСЭН ОЙЛГОЛТ

Рентген цацраг (XR) гэж юу вэ?


Рентген цацрагийг 1895 онд В.К.Рентген нээсэн бөгөөд өнөөг хүртэл дуудсаар байна. гадаадын уран зохиолРентген туяа нь хэт ягаан туяа ба гамма цацрагийн хооронд хэдэн арван эВ-ээс хэдэн зуун мянган эВ хүртэлх фотоны энергийн хамгийн өргөн хүрээг эзэлдэг. Физикийн салбарт гаргасан амжилтын төлөө RI-г шагнасан 8 (!) Нобелийн шагналууд (хамгийн сүүлд 1981 онд шагнал хүртсэн). Эдгээр судалгаанууд нь дэлхийн талаарх орчин үеийн шинжлэх ухаан, гүн ухааны санааг бүрдүүлсэн. Рентген цацраг нь тухайн бодисын байгалийн цацраг идэвхт байдлын бүтээгдэхүүн биш бөгөөд зөвхөн харилцан үйлчлэлийн явцад үүсдэг. Тийм ч учраас RI бол материйн шинж чанарыг судлах бүх нийтийн хэрэгсэл юм.

RI үүсэх (үүсгэх) хоёр үндсэн механизм байдаг. Эхнийх нь орчны атомуудын дэлгэцийн цөмүүдийн Кулоны талбарт цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн удаашрал юм. Электродинамикийн хуулиудын дагуу удааширч буй цэнэгтэй бөөмс нь цацраг туяа үүсгэдэг цахилгаан соронзон долгионбөөмийн хурдатгалд перпендикуляр. Бремсстрахлунг гэж нэрлэгддэг энэхүү цацраг нь өндөр энергийн хилтэй (богино долгионы урттай bremsstrahlung хил гэж нэрлэгддэг) бөгөөд туссан цэнэгтэй бөөмсийн энергитэй давхцдаг. Хэрэв бөөмсийн энерги хангалттай өндөр байвал маш өргөн хүрээний бремстрахлунгийн нэг хэсэг нь CMB фотонуудын энергийн мужид байдаг. 1-р зурагт электроныг атомаар тараахад bremsstrahlung үүсэхийг бүдүүвчээр үзүүлэв. Явах чиглэл ба фотоны энерги нь санамсаргүй хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог - нөлөөллийн параметр.

Хоёрдахь механизм нь дотоод электрон бүрхүүлийн аль нэгэнд хоосон орон зай (нүх) байгаа орчны атомуудын өдөөгдсөн төлөвийн аяндаа (аяндаа) цацрагийн задрал юм. Ийм шилжилтийн нэгийг В төрлийн атомын хувьд 2-р зурагт үзүүлэв. Ихэвчлэн атомын цөмийн Кулон потенциалын цооног олон түвшнийг агуулдаг тул шинээр гарч ирж буй RR-ийн спектр нь шугаман хэлбэртэй байдаг. Ийм RI-ийг шинж чанар гэж нэрлэдэг.

RI шингээлттэй фотоионжуулалтзан чанар. Аливаа бодисын электронууд XR-ийн шингээлтэнд оролцож болох боловч хамгийн их магадлалтай шингээлтийн механизм нь атомын дотоод бүрхүүлийн фотоионжуулалт юм.

Зураг 2-т XR-ийг А төрлийн атомаар шингээх үед электрон шилжилтийн диаграммыг үзүүлэв. Шингээлтийн ирмэг нь системийн хамгийн бага дүүргэгдээгүй электрон төлөвт дотоод бүрхүүл дэх электрон шилжилтийн үр дүнд үүсдэг болохыг харж болно ( хатуу биет дэх дамжуулах зурвас). Зурагт үзүүлсэн цацрагийн шилжилт нь валентын зурвасын электронуудыг хамардаг тул үр дүнд нь шугам биш, харин рентген туяаны өвөрмөц зурвас үүсдэг.

Рентген туяаны спектроскопи

1914 онд талст дахь рентген туяаны дифракцийн үзэгдлийг нээж, дифракцийн нөхцлийг тодорхойлсон томъёог олж авсан (томьёо Вулф-Браггс):

2dsin α = n λ , (1)

Хаана d - болорын тусгах атомын хавтгайн хоорондын зай, α - тусгагч хавтгай дээрх рентген туяа тусах өнцөг, λ - дифракцийн цацрагийн долгионы урт, n - дифракцийн тусгалын дараалал. . Яг талстууд анхных байсан тарааж байна RI-г спектр болгон задлах элементүүдодоогийн байдлаар өргөн хэрэглэгддэг.

1-р зурагт үзүүлсэн шилжилтийн магадлалыг бусадтай адил матрицын элементүүд гэж нэрлэгддэг интегралаар илэрхийлдэг. Эдгээр интегралууд нь дараах бүтэцтэй байна.

(Ψ i │ W │ Ψ f ) (2)

хаана Ψ би болонΨ f нь системийн эхний ба эцсийн төлөвийн долгионы функцууд (шилжилтийн өмнөх ба дараа), W нь атомтай цахилгаан соронзон долгионы харилцан үйлчлэлийн оператор юм. 1-р зурагнаас харахад шингээлтийн явцад эцсийн төлөв нь дотоод түвшинд сул орон зайг агуулдаг бөгөөд ялгаралтын явцад эхний болон эцсийн хоёр төлөв хоёулаа өдөөгдөх (нүх) байдаг. Энэ нь дотоод бүрхүүлд хоосон орон зайтай цөмийн ойролцоо хамгийн их нутагшсан мужуудын далайц нь тэгээс өөр байх бүсэд л интеграл (2) тэгээс өөр байна гэсэн үг юм. Энэ шалтгаан болдог рентген туяаны шилжилтийн орон зайн шинж чанарба тэдгээрийг тодорхой атомын шингээлт эсвэл ялгаруулалт гэж үзэх боломжийг бидэнд олгодог (2-р зургийг үз).

Ихэвчлэн атомын дотоод түвшний тэгш хэмийг устөрөгчтэй төстэй загварын хүрээнд нэг электрон квант тоогоор ангилдаг. Зураг 2-т шилжилтэд оролцож буй А ба В атомуудын түвшний тэгш хэмийг тодорхойлсон квант тоонуудын багцыг үзүүлэв. Эдгээр түвшний энерги нь атом бүрийг бүрэн тодорхойлдог бөгөөд энэ нь мэдэгдэж, хүснэгтэд бичигдсэн, мөн шинж чанарын шугам, тууз, шингээлтийн ирмэгийн фотоны энерги юм. Тийм ч учраас Рентген спектроскопи нь хамгийн үр дүнтэй аргаатомын үл эвдэх шинжилгээ химийн найрлагаобъектууд.

(2)-ын долгионы функцууд нь радиаль хэсгүүдээс гадна бөмбөрцөг функцээр илэрхийлэгдсэн өнцгийн хэсгүүдийг агуулдаг. Хэрэв электронуудын өнцгийн моментыг тодорхойлдог квант тоонуудын хоорондын тодорхой харилцаа хангагдсан тохиолдолд матрицын элемент (2) нь тэгтэй тэнцүү биш юм. Хэт өндөр биш фотоны энергийн хувьд (хэд хэдэн КеВ хүртэл) диполь сонгох дүрмийг хангасан шилжилтүүд хамгийн өндөр магадлалтай: l i - l f = ± 1, j i - j f = 0, ± 1. Шилжилтийн энерги бага байх тусам диполь сонгох дүрэм илүү хатуу биелнэ.

Рентген туяаны шингээлтийн коэффициентийн спектрийн хамаарал, мөн цацрагийн зурвас дахь спектрийн эрчмийн тархалт нь энергийн хамаарлыг тусгах ёстойг Зураг 2-оос харж болно. дамжуулалтын зурвасын электрон төлөвийн нягтын хуваарилалтба валентын зурвасын төлөвүүдийн нягт. Энэ мэдээлэл нь конденсацийн физикийн суурь юм. Рентген туяаг шингээх, ялгаруулах үйл явц нь орон нутгийн шинж чанартай бөгөөд диполь сонгох дүрэмд захирагддаг. дамжуулалтын бүс ба валентын зурвасын төлөв байдлын орон нутгийн болон хэсэгчилсэн (электронуудын өнцгийн моментоор зөвшөөрөгдсөн) нягтын талаар мэдээлэл авах боломжтой.. Өөр ямар ч спектрийн аргад ийм өвөрмөц мэдээллийн агуулга байдаггүй.

Рентген бүс дэх спектрийн нарийвчлалыг тодорхойлнобагажийн нарийвчлал ба үүнээс гадна шинж чанарын шилжилтийн үед (шингээх эсвэл ялгаруулах үед) мөн дотоод түвшний байгалийн өргөншилжилтэд оролцох.

Зөөлөн рентген спектроскопийн онцлог.

Томъёо (1)-ээс харахад спектр болгон задарсан цацрагийн долгионы урт 2d-ээс хэтрэхгүй байна. Тиймээс тодорхой дундаж утгатай d = 0.3 нм анализаторын талстыг ашиглах үед 2000 эВ-ээс доош фотоны энергийн муж спектрийн шинжилгээнд нэвтрэх боломжгүй хэвээр байна. Зөөлөн рентген бүс гэж нэрлэгддэг энэхүү спектрийн хүрээ нь рентген туяаны спектроскопийн эхний алхамуудаас эхлэн судлаачдын анхаарлыг татсан.

Хүрэхэд хэцүү спектрийн мужид нэвтрэх байгалийн хүсэл эрмэлзэл нь түүнийг хөгжүүлэх цэвэр физик шалтгаанаар бэхжсэн. Нэгдүгээрт, Энэ нь зөөлөн рентген бүсэд Li3-аас P15 хүртэлх гэрлийн элементүүдийн онцлог шинж чанартай рентген спектрүүд ба актинид хүртэлх хүнд элементүүдийн олон зуун спектрүүд байрладаг.Хоёрдугаарт, тодорхойгүй байдлын зарчимд үндэслэн бага хэмжээний холболтын энерги бүхий атомын дотоод түвшин нь гүн түвшнээс бага байгалийн өргөнтэй байх болно гэж дүгнэж болно (сул орон зай бага байх хугацаатай холбоотой). Тиймээс, зөөлөн рентген бүсэд шилжих нь рентген спектроскопийн физик нарийвчлалыг нэмэгдүүлдэг.Гуравдугаарт, энерги, ∆ E ба долгион, ∆ λ, цацрагийн спектртэй интервалын хооронд энгийн хамаарал байгаа тул:

∆ E= (hc/λ 2) ∆ λ, (3)

спектрометрийн тогтмол долгионы нягтаршил дээр∆ λ (слотын өргөнөөр тодорхойлогддог) шинжлэгдсэн RI-ийн долгионы уртын өсөлт∆ E-ийн бууралтыг хангадаг, i.e. Энэ нь спектрийн багажийн энергийн нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

Тиймээс зөөлөн рентген бүс нь физик болон багажийн нарийвчлалыг дээд зэргээр хангах нөхцлийг нэгэн зэрэг бүрдүүлдэг спектроскопийн диваажин мэт санагдсан.

Гэсэн хэдий ч , спектрийг олж авах Өндөр чанарзөөлөн RI салбарт 40 гаруй жил хойшлогдсон. Эдгээр он жилүүдийг чанартай тараагчийг хайхад зарцуулсан ба үр дүнтэй арга замуудцацрагийн бүртгэл. Том хэмжээтэй байгалийн ба хиймэл талстууд нь рентген туяаг чанарын хувьд задлахад хэт төгс бус байсан ба эрчмийн тархалтыг бүртгэх уламжлалт гэрэл зургийн арга. тараагдсан RI - үр дүнгүй.

Хайлтын үр дүн нь зөөлөн рентген туяаг ашиглан спектр болгон задлах явдал байв сараалжууд, мөн түүнийг бүртгэхийн тулд - гадны үзэгдлийг ашиглан илрүүлэгч рентген фотоэлектрик эффектэсвэл фотоионжуулалтхий дэх процессууд.

А.П.Лукирскийн санал болгосноор Ultrasoft RR-ийг хэдэн арваас хэдэн зуун эВ хүртэлх фотоны энергитэй цацраг гэж нэрлэдэг. Хүлээгдэж байсанчлан зөөлөн ба хэт зөөлөн RI-ийн хүрээ рүү нэвтрэх нь үүсэхэд маш чухал байсан орчин үеийн санаануудполиатом системийн электрон бүтцийн талаар.Энэхүү спектрийн мужид тодорхой илэрсэн гүехэн (субвалент) дотоод түвшний оролцоотой атомын үйл явцын олон электроны өвөрмөц байдал нь гэнэтийн зүйл болж хувирав. Олон электроны онол нь хэт зөөлөн рентген туяаны салбарт олж авсан туршилтын үр дүнд тулгуурласан хэвээр байна. Энэ үйл явцын эхлэлийг аварга том резонансын нээсэн А.П.Лукирский, Т.М.Зимкина нарын бүтээлүүд тавьсан. фотоионжуулалтИнерцийн хийн олон электроны дотоод бүрхүүлээр RR шингээлт.

Зөөлөн ба хэт зөөлөн рентген спектроскопийн аргыг боловсруулахад эрдэмтэд гол хувь нэмэр оруулсан гэдгийг дэлхийн хамтын нийгэмлэг хүлээн зөвшөөрдөг. Санкт-ПетербургИх сургууль, юуны түрүүнд А.П.Лукирский.

Рентген СПЕКТРОСКОПИЙН АРГА ХӨГЖҮҮЛЭЛТ САНКТ-ПЕТЕРБУРГИХ СУРГУУЛЬ

П.И.ЛукирскийТэгээд М.А.Рамш

Ирээдүйн анхны тэнхимийн эрхлэгч, ирээдүйн академич Петр Иванович Лукирский 1916 онд Санкт-Петербургийн их сургуулийг төгссөн. Анхны бие даасан туршилтын судалгаа - А.Ф.Иоффегийн удирдлаган дор П.И.Лукирскийн хийсэн диссертаци нь шинжлэх ухааны судалгаанд зориулагдсан байв. байгалийн ба рентген чулуулгийн давсны цахилгаан дамжуулах чанар . Рентген туяаны физикийн чиглэлээр хийсэн цаашдын ажил, рентген туяаны бодистой харилцан үйлчлэх физик, рентген спектроскопи нь Петр Ивановичийн бүх бүтээлч амьдралынхаа туршид анхаарлыг татсан.

1925 онд зөөлөн рентген туяаг бүртгэхийн тулд фотоэлектронуудын энергийн тархалтыг судлах зорилгоор боловсруулсан "Лукирскийн конденсатор" аргыг ашигласан. Анх удаа эрчим хүчийг хэмжих боломжтой болсон онцлог цацрагнүүрстөрөгч, хөнгөн цагаан, цайр. Эдгээр ажилд хэрэгжсэн рентген туяаны энергийн шинжилгээнд зорилтот илрүүлэгч атомын дотоод түвшний фотоэлектрон спектрийг ашиглах санаа 50 жилийн дараа бүрэн хэрэгжиж, гадаадад "шинэхэн" гэж танилцуулав.

1929 оноос өмнө RR дисперс ба Комптон эффектийн тухай нийтлэлүүд хэвлэгдсэн. 1929 онд П.И.Лукирский Рентгенологийн хүрээлэнд (тэр үед Физикотехникийн хүрээлэнгийн нэр байсан!) тэнхим байгуулж, рентген туяа, хурдан ба удаан электронуудын дифракцын судалгаа хийжээ. гадаад рентген фотоэлектрик эффектийн судалгаа. Эдгээр судалгааг 1934 онд түүний удирдаж байсан Цахилгаан эрчим хүчний тэнхимийн их сургуульд мөн хийжээ. Тэд удирдахаар томилогдсонзалуу авъяаслаг эрдэмтэн Михаил Александрович Румш.

Дайны дараа М.А.Рамш 1945 онд тус тэнхимдээ эргэн ирж, түүний хүчин чармайлтаар RI электронограф, монохромататорыг угсарчээ. болор анализатор. 1952 онд тус тэнхимд рентген физикийн шинэ оюутны мэргэжил нээгдэв. курсын ажил болон дипломуудЭнэхүү мэргэшлийг М.А.Рамшийн бүтээсэн рентген лабораторийн үндсэн дээр явуулсан. Энэ лаборатори нь орчин үеийн хэт зөөлөн рентген спектроскопийн лабораторийн загвар болсон юм. тод, гайхалтай зан чанарМ.А.Румша, халдварт үр ашиг, өргөн мэдлэгтэй, түүний гайхалтай лекцүүд нь рентген физикийг факультетийн хамгийн алдартай мэргэжлүүдийн нэг болгосон.

1962 онд Михаил Александрович олон бүтээлийн үндсэн дээр "Гадны рентген фотоэлектрик эффект" сэдвээр докторын зэрэг хамгаалсан. Түүний энэ чиглэлийн бүтээлүүд дэлхий даяар сонгодог бүтээл гэж хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Тэд фотоэлектрик гарцын спектроскопи гарч ирэхийг урьдчилан таамаглаж, физикийн энэ чиглэлийг олон жилийн турш хөгжүүлэх замыг тодорхойлсон. Баруунд түүний судалгааны нэг хэсэг 15-20 жилийн дараа л давтагдсан.

Рентген цацрагийн динамик тархалтын нөхцөлд фотоэлектрик эффект

1950-иад оны сүүлээр М.А.Рамш талстаас рентген туяаны дифракцийн ойлтын нөхцөлд гадаад рентген фотоэлектрик эффектийн гаралтыг хэмжихийг санал болгов. Рентген туяаны дифракцийн ослын нөхцөлд фотоэлектрик эффектийн гарцын өнцгийн хамаарал нь Браггийн өнцгөөс алслагдсан байдлаас эрс ялгаатай бөгөөд дифракцийн тархалтын үйл явцыг илүү бүрэн дүрслэх боломжийг олгодог. Симбиозын аргууд нь дээжийн атомын зохион байгуулалт дахь талст дарааллыг зөрчихөд хамгийн их мэдрэмтгий байсан нь үүнийг микроэлектроник материалыг судлах маш үр дүнтэй хэрэгсэл болгосон.

Рентген фотоэлектрик эффектийг динамик тархалтын нөхцөлд болон тэдгээрийн гадна талд судлах ажлыг олон жилийн турш М.А.Рамшийн шавь, дэд профессор Владислав Николаевич Щемелев удирдаж байв. Тэрээр согогтой талстуудын рентген туяаны дифракцийн фотоэлектрик эффектийн онолыг, фотоны энергийн зуу зуун эВ-ээс хэдэн зуун КеВ хүртэлх ердийн гадаад рентген фотоэлектрик эффектийн бараг бүрэн хагас үзэгдэл судлалын онолыг бүтээжээ. Авьяаслаг, гэхдээ хэцүү хүн Владислав Николаевич хэзээ ч докторын зэрэг хамгаалах гэж санаа зовдоггүй байсан ч дэлхийн шинжлэх ухааны нийгэмлэг эрт дээр үеэс "амьд сонгодог" гэж тооцогддог байв. В.Н.Щемелев 1997 онд нас барсан. Харамсалтай нь түүнийг явсны дараа лабораторид рентген туяаны динамик тархалтын чиглэлээр хийсэн ажил унтарчээ. Гэсэн хэдий ч түүний шавь нарын хүчин чармайлтаар тэдгээрийг FTI гэх мэт шинжлэх ухааны төвүүдэд хөгжүүлсэн. A.F.Ioffe болон Оросын ШУА-ийн Кристаллографийн хүрээлэн. Энэ хүрээлэнгийн одоогийн захирал, Оросын ШУА-ийн корреспондент гишүүн М.В.Ковальчук мөн В.Н.Шемелевын шавь юм.

А.П.Лукирский- хэт зөөлөн рентген спектроскопийн шинжлэх ухааны сургуулийн үүсгэн байгуулагч


1954 оны 10-р сард аспирантурыг амжилттай дүүргэсний дараа тус тэнхимийн анхны дарга П.И.Лукирскийн хүү залуу туслах Андрей Петрович Лукирский тус тэнхимд ажиллаж эхэлсэн. Туслах нь шинжлэх ухааны ажлаа М.А.Рамш тэргүүтэй тус тэнхимийн рентген лабораторид эхлүүлсэн. сэдэв шинжлэх ухааны ажилзөөлөн ба хэт зөөлөн рентген туяаны чиглэлээр спектрийн судалгаа хийх техник, аргыг боловсруулах явдал байв. Аавынх нь шинжлэх ухааны сонирхлыг үргэлжлүүлж байгаа энэ ажил нь хүндрэлтэй, олон талт асуудалтай байсан ч хэдхэн жилийн дотор дуусчээ. Амжилтанд хүрэх гол түлхүүр нь Андрей Петровичийн мэргэжлийн болон хүмүүнлэгийн дээд чанар, түүний болон М.А.Рамш нарын бий болгосон бүтээлч эрэл хайгуулын уур амьсгал, аминч бус зан, баг доторх тодорхой, хүндэтгэлтэй харилцаа, чадварлаг залуучуудыг багтаа татах чадвар байв.

Ажлын үндэс нь байсан системийн хандлагашинээр гарч ирж буй асуудлыг шийдвэрлэх, бодис, материалын шинж чанарын талаархи олж авсан туршилтын өгөгдөл дээр үндэслэн спектрийн хэрэгслийн бүх нэгжийн ажиллагааг оновчтой болгох. Загварын шийдлүүдийг тууштай хөгжүүлэх ажлыг прототип нэгжүүдийн ашиглалтын туршлага дээр үндэслэн хийсэн. Туршилтыг хэрэгжүүлэхийн тулд хавтгай дифракцийн тор бүхий детекторууд болон энгийн бүх нийтийн хэмжих камеруудыг бүтээсэн. Роуландын схемийг спектрийн багажийг бүтээх үндсэн зарчим болгон сонгосон бөгөөд энэ нь бөмбөрцөг тор, толь ашиглан цацрагийг төвлөрүүлж, багажийн гэрэлтүүлгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.

Урьдчилсан шатанд дараах цуврал туршилтуудыг хийсэн.

  1. Хэт зөөлөн RI-ийн пропорциональ хий ялгаруулах тоолуурын хувьд хамгийн үр ашигтай дүүргэгчийг сонгоход хийн шингээлтийн коэффициентүүдийн спектрийн хамаарал.
  2. Эсрэг цонхны материалыг оновчтой сонгох полимер материалын шингээлтийн коэффициентүүдийн спектрийн хамаарал.
  3. Рентген туяаны бүртгэлд ашигладаг хоёрдогч электрон үржүүлэгчийн хамгийн үр ашигтай фотокатодыг сонгох фотоэлектрик эффектийн гаралтын спектрийн хамаарал.
  4. Толин тусгал ба дифракцийн торны хамгийн үр дүнтэй бүрээсийг сонгохдоо полимер материал ба металлын тусгалын коэффициентүүдийн спектрийн хамаарал.
  5. Цус харвалтын оновчтой хэлбэрийг сонгохын тулд хэт зөөлөн рентген бүс дэх дифракцийн торны ажиллагааг судалсан.

Судалгааны сэдэл нь хэрэглээний шинж чанартай байсан ч үр дүн нь суурь шинжлэх ухааны хувьд маргаангүй үнэ цэнэтэй болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Үнэн хэрэгтээ бараг бүх хэмжилтүүд нь хэт зөөлөн рентген туяаны чиглэлээр хийгдсэн анхны системчилсэн судалгаанууд байв. Тэд өнөө үед амжилттай хөгжиж буй рентген спектроскопийн шинжлэх ухааны шинэ чиглэлүүдийн үндэс суурийг тавьсан. Мөн инертийн хий дэх зөөлөн рентген шингээлтийг хэмжих нь 1984 онд албан ёсоор бүртгэгдсэн нээлтийн сэдэв болжээ.

М.А.Румш, В.Н.Шмелев, Е.П.Савинов, О.А.Ершов, И.А.Брытов, Т.М.Зимкина, В.А.Фомичев, И.Жукова (Ляховская). Бүх дизайны ажлыг Андрей Петрович биечлэн гүйцэтгэсэн.

Андрей Петровичийн амьдралын туршид хоёр спектрометрийг үйлдвэрлэсэн: RSL-400, олон нэгжийн дизайныг туршиж үзсэн ба RSM-500. RSM-500 спектрометр-м онохроматор нь 25-аас 3000 эВ хүртэлх фотоны энергийн мужид ажиллахаар бүтээгдсэн. Түүний дизайн, оптик шинж чанар нь маш амжилттай болсон тул NPO Burevestnik 20 жилийн турш спектрометрийг олноор үйлдвэрлэж байна. Андрей Петровичийн зургийн дагуу RSL-1500 спектрометрийг үйлдвэрлэсэн бөгөөд энэ нь 8-аас 400 эВ хүртэлх спектрийн бүсэд өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Зураг 3-т энэ спектрометрийн диаграммыг харуулсан бөгөөд аливаа зөөлөн рентген спектрометрийн бүх үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн байршлыг харуулсан болно.

Бөмбөрцөг дифракцийн тороор спектр болгон задалсан рентген туяа нь Роуландын тойрог дээр төвлөрдөг. Энэ тойрог дээрх фокусын байрлалыг рентген долгионы уртаар тодорхойлно. Оролтын үед дээжээс (анод) ялгардаг RR-ийн богино долгионы (өндөр энерги) хэсэг нь цацруулагч шүүлтүүр болон толин тусгалуудаар таслагдах бөгөөд энэ нь ашигтай дохионы арын дэвсгэрийн харьцааг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Гарах цоорхой, сольж болох детектор бүхий платформ нь фокусын тойргийн дагуу хөдөлдөг.

4-р зурагт үзүүлсэн RSM-500 спектрометр-монохроматорын кинематик схем нь огт өөр юм.

Энд дифракцийн тор ба детектортой гаралтын ангархай нь шулуун шугамаар хөдөлдөг. Энэхүү схем нь спектрийн өргөн бүсэд спектрометрийн хамгийн их үр ашгийг хангахын тулд дифракцийн торыг хялбархан солих боломжийг олгодог. Лукирскийн спектрометр дээр спектрийн маш сайн чанарын тусламжтайгаар 0.1 эВ-ээс бага эрчим хүчний бодит нарийвчлалыг олж авсан. Энэ үр дүн нь дээд амжилт бөгөөд одоо.

Андрей Петрович 1965 онд 37 насандаа шинэ санаа, төлөвлөгөөгөөр дүүрэн хорвоог орхисон. Лукирскийн спектрометр дээр хийгдсэн бараг бүх судалгаа нь анхдагч шинж чанартай байсан бөгөөд одоо сонгодог гэж тооцогддог. Тэдний ихэнх нь Андрей Петровичийг шавь нар нь нас барсны дараа дуусгасан.

А.П.Лукирскийн синхротрон цацраг (SR) ашиглан спектрийн ажлыг хөгжүүлэхэд оруулсан үнэлж баршгүй хувь нэмрийг онцгой дурдах шаардлагатай. Эдгээр бүтээлүүд 1960-аад оны сүүлээр хөгжиж эхэлсэн бөгөөд одоо орчин үеийн шинжлэх ухааны нүүр царайг голлон тодорхойлж байна. 1970-аад оны эхээр дэлхийн олон арван тэргүүлэгч спектроскопчид хэт зөөлөн рентген спектроскопийн лабораторид зочилсон. Андрей Петровичийн санаа, загварыг зөөлөн рентген SR монохроматор спектрометрийг бий болгох үндэс болгон хүлээн зөвшөөрсөн. Эдгээр багажууд одоо дэлхийн олон зуун лабораторид ажиллаж байна.

А.П.Лукирский, Т.М.Зимкина нарын нээлт


Kr ба Xe-ийн зөөлөн рентген шингээлтийг судлахдаа Kr-ийн 3d иончлолын босго ба Xe-ийн 4d босгоны ойролцоо шингээлтийн спектрийн ер бусын хэлбэр олдсон. Босго дээр ердийн шингээлтийн үсрэлт байхгүй байсан бөгөөд оронд нь заасан дотоод түвшний иончлолын босгоос олон эВ-ийн өндөрт байрлах хүчирхэг өргөн шингээлтийн зурвас гарч ирэв. 1962 онд гарсан үр дүнгийн анхны хэвлэлт нь шинжлэх ухааны өргөн хүрээний хүмүүсийн анхаарлыг татсан юм. Олдсон шингээлтийн зурвасыг цөмийн физикийн адилаар аварга том шингээлтийн резонанс гэж нэрлэж эхлэв. 5-р зурагт ердийн (хүлээгдэж буй) "нэг электрон" шингээлтийн спектр болон аварга том резонансын хэлбэрийг схемээр харуулав.

Аварга том резонансын дүр төрхийг рентген туяа атомтай харилцан үйлчлэх нэг электрон онолын хүрээнд тайлбарлаагүй нь тогтоогдсон. Орос, Литва, АНУ, Их Британи, Шведэд онолчдын бүлгүүд байгуулагдаж, ширүүн өрсөлдөөн дунд аварга резонансын онолыг боловсруулсан. Тэдний хүчин чармайлт, түүнчлэн туршилтын шинэ үр дүн нь энэхүү үзэгдэл нь үйл явцад оролцож буй электронуудын үр дүнтэй потенциалын тодорхой төрлөөр тодорхойлогддог бүх нийтийн шинж чанартай болохыг харуулж байна. Энэ бол дотоод гүний потенциалын худгийг гүехэн гаднахаас тусгаарлах хаалт бүхий хоёр хөндийн потенциал юм.
Зураг 6-д ийм боломжийн хэлбэрийг бүдүүвчээр харуулав. Гүн дотоод потенциалын худаг нь атомуудын холбоотой өдөөгдсөн (дотоод) төлөвүүдийг агуулдаг. Зарим өдөөгдсөн төлөвүүдийн энерги нь тасралтгүй электрон төлөвийн бүсэд иончлолын потенциалаас өндөр байдаг боловч боломжит саад нь тэдгээрийг атомын дотоод бүсэд хэсэг хугацаанд байлгадаг. Эдгээр төлөвүүдийг автоиончлолын төлөв гэж нэрлэдэг. Тэдний задрал нь атомын дотоод электронуудын оролцоотойгоор явагддаг бөгөөд энэ нь нийт шингээлтийн хөндлөн огтлолыг нэмэгдүүлж, аварга том резонансын харагдах байдалд хүргэдэг.

Т.М.Зимкинагийн удирдсан бүтээлүүдэд газрын ховор атом ба актинидын спектрээс асар том шингээлтийн резонансуудыг илрүүлсэн. Эдгээр резонанс нь хатуу биетэд ч гэсэн цэвэр атом шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч потенциалын хоёр хөндий хэлбэр нь шингээгч атомын электронуудын хүрээлэн буй орчны атомуудтай харилцан үйлчлэлийн явцад үүсч болно. Энэ тохиолдолд полиатом шинж чанартай резонансын үзэгдэл үүсдэг.

1970-аад оны сүүлээр Германы физикчид Гамбург дахь DESY SR хадгалах бөгжийг ашиглан аварга том шингээлтийн резонансын үзэгдлийн олон электрон шинж чанарыг туршилтаар нотолсон. Түүнээс хойш өнөөг хүртэл гэрэл цацрал дахь резонансын үзэгдлийг идэвхтэй судалж байна.

1962 онд нээсэн асар том шингээлтийн резонансууд ба тэдгээрийн цаашдын нарийвчилсан туршилт судалгаа нь атомын үйл явцын орчин үеийн олон электрон үзэл баримтлалыг бий болгоход түлхэц болсон. Тэд 40 жилийн өмнөх физикийн хөгжлийн чиг хандлагыг тодорхойлсон.

1984 онд аварга том шингээлтийн резонансын судалгааны үр дүнг ЗХУ-ын Шинэ бүтээл, нээлтийн улсын хороо нээлт болгон бүртгэжээ.

А.П.Лукирскийн сургуулийн ололт амжилтыг албан ёсоор хүлээн зөвшөөрөх

А.П.Лукирский болон түүний шавь нарын бүтээлийг олон улсын шинжлэх ухааны нийгэмлэг сайн мэддэг бөгөөд тэдний тэргүүлэх ач холбогдол, физикийн хөгжилд оруулсан онцгой хувь нэмэр нь дэлхий нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн. Сургуулийн энэхүү албан бус нэр хүнд нь эргэлзээгүй хамгийн үнэ цэнэтэй амжилт юм. Гэсэн хэдий ч анхны шинжлэх ухааны үр дүнгийн ачаар аль хэдийн олж авсан арга зүйн хөгжилА.П.Лукирскийн бүтээлийг хамтран ажиллагсад болон шинжлэх ухааны нийгэмлэг албан ёсны түвшинд өндрөөр үнэлэв.

1963 онд Рентген туяаны спектроскопийн асуудлаарх Бүх Холбооны бага хурал тусгай шийдвэр гаргаж, А.П.Лукирскийн бүлгийн ажлыг "Хүчирхэг нээлт" гэж танилцуулав. чухал бүссудалгаа ”, мөн хэт зөөлөн рентген спектроскопийн салбарыг ирээдүйн судалгааны хамгийн ирээдүйтэй чиглэл гэж тодорхойлсон.

1964 онд дэлхийн хамгийн нэр хүндтэй онолчдын нэг Хюго Фаногийн уриалгаар Атом ба бөөмсийн мөргөлдөөний асуудлаарх олон улсын бага хурлаас үүнтэй төстэй тогтоолыг баталжээ.

1964 онд А.П.Лукирский СУИС-ийн тэргүүн шагналыг хүртлээшинжлэх ухааны судалгаанд зориулагдсан.

1967 онд М.А.Рамш, Л.А.Смирнов нар Зөвлөлтийн анхны квантометрийг бий болгосон судалгааны ажилд зориулж ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн шагналаар шагнагджээ.

1976 онд В.А. Фомичевт хэт зөөлөн рентген спектроскопийн чиглэлээр хийсэн бүтээлийн төлөө Ленин комсомолын шагнал гардуулав.

1984 онд ЗХУ-ын Иргэний хуулийн шинэ бүтээл, нээлтийн тухай хуулийн 297 дугаарт А.П.Лукирский, Т.М.Зимкина нарын "Хэт зөөлөн рентген цацрагийн атомын олон электрон бүрхүүлтэй харилцан үйлчлэлийн тогтмол байдал" 1962 оны тэргүүлэх нээлтийг бүртгэсэн.

1989 онд Т.М.Зимкина, В.А.Фомичев нар химийн холбоог судлах рентген спектрийн аргыг боловсруулсны төлөө ОХУ-ын Төрийн шагнал хүртжээ.

Диссертацийг олон нийтэд амжилттай хамгаалсан нь зөвхөн өргөдөл гаргагчийн өндөр ур чадварыг хүлээн зөвшөөрөөд зогсохгүй өргөдөл гаргагчийг сургасан шинжлэх ухааны сургуулийн шинжлэх ухааны өндөр түвшний нотолгоо юм. Лаборатори байгуулагдсан он жилүүдэд 50 нэр дэвшигч, 13 докторын зэрэг хамгаалсан байна.

ӨНӨӨДӨР, МАРГААШ ЛАБОРАТОРҮҮД

Өнөөдөр лабораторид 5 эмч ажиллаж байна физик дэвсгэрШинжлэх ухаан,профессор, физик-математикийн шинжлэх ухааны 4 нэр дэвшигч.

Лабораторийн эрхлэгч нь проф. А.С.Шулаков.

Судалж буй ажил, үйл явцын чиглэлийг хянан үзэхийн эхэнд жагсаасан болно.Эцэст нь хэлэхэд, одоо байгаа ирээдүйтэй стратеги, тактикийн ажлуудын талаар ярилцъя.

Аливаа зүйлийг хөгжүүлэх хэтийн төлөв шинжлэх ухааны чиглэлӨчигдөр болон өнөөдөр олж авсан шинжлэх ухааны үр дүнгийн хэмжээ, чанар, зохиогчдын хүчин чармайлтын үр дүнгийн байршлыг өргөнөөр харах чадвараар тодорхойлогддог. орчин үеийн шинжлэх ухаан, тэдний эрэлт хэрэгцээ, боломжийн коридор, мэдээжийн хэрэг амбицын хангалттай үнэлгээ. LUMRS-д эдгээр нөхцөл байдал одоогоор тийм ч муу биш байгаа тул бид ойрын хөгжлийн хэтийн төлөвийг нарийвчлан гаргаж байна.

Лабораторийн үйл ажиллагааны хоёр үндсэн чиглэл байдаг - энэ нь нарийн төвөгтэй олон фазын хатуу төлөвт системийг судлах шинэ аргуудыг боловсруулах, сэдэвчилсэн электрон ба атомын бүтцийг судлахад рентген спектрийн аргыг ашиглах явдал юм. нано бүтэцтэйматериал. Эхний чиглэлүүд нь юуны түрүүнд спектрийн аргын үндсэн үйл явцыг тайлбарлах онолын үзэл баримтлал, загварыг боловсруулахыг багтаасан байх ёстой.

Рентген туяаны спектроскопи өндөр нарийвчлал чөлөөт молекулуудыг нано болон молекулуудад нэвтрүүлэх үед тэдгээрийн электрон болон атомын бүтцийн өөрчлөлтийг судлах өвөрмөц хэрэгсэл. макро хэмжээстсистемүүд. Тиймээс рентген цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэлийн талаархи цаашдын судалгаа нь юуны түрүүнд ийм нарийн төвөгтэй системийг судлахтай холбоотой байх болно. Бараг атомын загвар нь электрон дэд систем болон суулгасан молекулын хязгаарлагдмал хөдөлгөөн, түүний чичиргээ, капсул доторх эргэлтийн хоорондын хамаарлыг судлахад ирээдүйтэй юм шиг санагдаж байна. Мөн рентген туяаны чөлөөт электрон лазерын цацрагийн харилцан үйлчлэлийн үйл явц, молекул, кластерын электрон ба атомын бүтэц, тэдгээрийн рентген өдөөлтүүдийн динамикийг судлахад ашиглахад онцгой анхаарал хандуулах болно.

Рентген туяаны онолын хүрээнд сүүлийн жилүүдэд нэгдлүүд болон нийлмэл материалын рентген цацрагийн зурвас, шингээлтийн спектр үүсэх үйл явцыг тайлбарлах шинэ санаанууд гарч ирсэн. Онолын талбарт үндсэн төлөвийн задрал болон бусад олон электрон динамик процессуудын Auger сувгийн тооцоог багтаасан эдгээр санааг хөгжүүлэх шаардлагатай байна. Эдгээр хүчин чармайлтын эцсийн үр дүн нь шинэ аргуудыг бий болгох явдал байж магадгүй юм шууд тодорхойлолтнэгдлүүд дэх хэсэгчилсэн үр дүнтэй атомын цэнэгийн утгууд, туршилтын өгөгдлийг тайлбарлах нарийвчлал, найдвартай байдлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх.

дахь туршилтанд өнгөрсөн жилталстжсан нанометрийн зузаантай гадаргуугийн давхаргын давхарга давхаргад үл эвдэх шинжилгээ хийх аргуудыг хөгжүүлэх эрэлт хэрэгцээтэй чиглэл. Рентген цацрагийн спектроскопи ба рентген ойлтын спектроскопи (SRI) аргууд нь маш үр дүнтэй болсон бөгөөд энэ нь маш ховор тохиолддог үе шаттайгаар химийн шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. Нэгдүгээрт, туршилтын тооцоо спектр өнцгийн хамаарлаас тооцоолсон SORI-ийн мэдээллийн чанарыг харуулсанатомын профайл. Үүний зэрэгцээ хэд хэдэн асуудал илэрсэн бөгөөд тэдгээрийн гол нь судалгааны энэ үе шатанд жижиг хэмжээний барзгар байдал, интерфэйсийн нарийн бүтцийг тусгалын коэффициентэд салгах боломжгүй юм. Наносистемд фазын хоорондын хил үүсэхэд гадаргуугийн тэгш бус байдал, материалын хоорондын тархалтын үүргийг бүрэн ойлгохын тулд аргын туршилтын болон онолын хандлагыг цаашид хөгжүүлэх шаардлагатай байна. Ирэх жилүүдэд гүн нарийвчлалтай рентген спектрийн аргыг хэрэглэх гол объектууд нь янз бүрийн зориулалттай, янз бүрийн нарийн төвөгтэй нанокомпозит системүүд байх болно.

Олон ирээдүйтэй нанообъектуудын нийлэгжилтийн элементийн суурь нь бор, нүүрстөрөгч, азот, хүчилтөрөгч гэх мэт хөнгөн атомуудын нэгдлүүд, түүнчлэн 3 атомын нэгдлүүд дээр суурилсан олон атомт системүүдээр бүрддэг. г-шингээх спектр нь спектрийн хэт зөөлөн рентген бүсэд байрладаг шилжилтийн атомууд (нанокластер, нано хоолой ба тэдгээрт суурилсан нанокомпозитууд, хагас дамжуулагч ба металлын нэг талст гадаргуу дээрх бага хэмжээст систем, давхаргад суурилсан нийлмэл материалууд). (графит, h-BN гэх мэт) ба фуллерен агуулсанматериал, шилжилтийн болон газрын ховор металлын цогцолбор дээр суурилсан молекулын наномаронзуурууд, порфирин, фтаоцианин, сален гэх мэт органик металлын цогцолбор дээр суурилсан нано бүтэц, катализаторын идэвхтэй нанокластерын дараалсан массив, молекул электроникийн нано бүтэц болон бусад олон). Энэ чиглэлээр рентген шингээлтийн спектроскопийн боломжууд (атомын сонгомол байдал, шингээгч атомтай харьцуулахад тодорхой өнцгийн импульс бүхий электрон төлөвийг сонгох чадвар, хамгийн ойрын орчны атомын бүтцэд мэдрэмтгий байдал, соронзон моментшингээх атом) хамгийн бүрэн илэрдэг. Үүнээс үүдэн SR ашиглан рентген туяа шингээх спектроскопи нь нано хэмжээст системүүдийн атом, электрон, соронзон бүтцийг туршилтын судалгаа, оношилгооны зайлшгүй арга болох хэд хэдэн тохиолдолд түгээмэл хэвээр байх болно. нано бүтэцтэйматериал.

LURMS баг өнөөдөр

сургуульд харьяалагддаг Румш-Лукирский-Зимкинаагуу нэр төрийн хэрэг, аз. Одоогоор тус лабораторид голдуу Татьяна Михайловнагийн шавь нар болон түүний шавь нарын шавь нар ажиллаж байна.

Тэдний эхнийх нь мэдээж физик-математикийн ухааны доктор. Шинжлэх ухаан, профессор Вадим Алексеевич Фомичев. Тэрээр А.П.Лукирскийн удирдлаган дор оюутны судалгааны ажлыг эхлүүлсэн нь азтай юм. Вадим 1964 оны 12-р сард дипломоо хамгаалжээ. Цочмог, авъяаслаг, урам зоригтой хүн тэрээр 1967 онд “Хөнгөн элементийн хоёртын нэгдлүүдийн энергийн бүтцийг хэт зөөлөн рентген спектроскопоор судлах нь” сэдвээр докторын зэрэг хамгаалсан.Мөн 1975 онд докторын диссертацийг "Хэт софт рентген спектроскопи ба хатуу биетийн энергийн бүтцийг судлахад ашиглах нь. Түүний удирдлаган дор А.П.Лукирскийн хамгийн сүүлийн үеийн бүтээл болох RSL-1500 спектрометрийг эхлүүлж, хэт зөөлөн рентген спектроскопийн бүх аргыг эзэмшиж, ахиулсан. 1976 онд Вадим Алексеевич шинжлэх ухаан, технологийн салбарт Ленин комсомолын шагналын эзэн болжээ. Яг л Татьяна Михайловнатай адил 1988 онд тэрээр ОХУ-ын Төрийн шагналын эзэн болжээ.

Dfmn, профессор В.А. Фомичев

рентген спектр судлалын технологи, аргыг хөгжүүлж, Хүндэт тэмдэг, медалиар шагнагджээ.

Вадим Алексеевич олон жилийг захиргааны ажилд зориулжээ. Эхлээд Физикийн факультетийн дэд декан, дараа нь хамгийн хүнд жилүүдэд буюу 1978-1994 онд Физикийн эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгийн захирлаар ажилласан. В.А. Фока (Хүрээлэн тэр үед бие даасан хуулийн этгээд байсан). Одоо тэрээр Санкт-Петербургийн Улсын Их Сургуулийн проректорын албыг хашиж байгаа ч лабораторитой холбоо тасрахгүй байна. Зурган дээр Вадим Алексеевич тэнхимийн семинар дээр баригдсан байна.

LURMS-ийн шинжлэх ухаан, сурган хүмүүжүүлэх тэнхимийн ахмад нь физик-математикийн шинжлэх ухааны уйгагүй, тэсвэр тэвчээртэй нэр дэвшигч, дэд профессор, ахлах судлаач Евгений Павлович Савинов юм. Тэрээр А.П.Лукирскийн төслийг хөгжүүлэхэд чухал хувь нэмэр оруулсан азтай хүн юм. М.А.Рамш, В.Н.Шемелев, О.А.Ершов болон бусад хүмүүстэй хамт үр дүнтэй зөөлөн рентген детекторыг сонгох төрөл бүрийн материалын квантын гарцыг хэмжих, мөн оптик элементийн спектрометрийн бүрхүүлийн тусгалыг судлах туршилтанд оролцсон. .

Cfmn, туслах профессор, SNS E.P. Савинов

Гадаад рентген фотоэлектрик эффектийн үзэгдлийг судлах нь олон жилийн турш Евгений Павловичийн үйл ажиллагааны үндсэн чиглэл болжээ. Түүний докторын диссертаци (1969) нь рентген фотоэлектрик эффектийн статистикийг судлахад зориулагдсан байв.

Шинжлэх ухааны завсарлага ба сурган хүмүүжүүлэх үйл ажиллагааИх сургууль нь Африк тивд үндэслэлтэй, сайн, мөнхийн тариалах хэрэгцээний үр дүнд л үүссэн. Гэсэн хэдий ч энэ нь түүнийг физикч хоёр хүү өсгөхөд нь саад болоогүй юм. Сүүлийн жилүүдэд Евгений Павлович хэт зөөлөн рентген спектроскопийн чиглэлээр өөртөө зориулсан шинэ ажилд амжилттай оролцож байна.

Татьяна Михайловнагийн өөр нэг шавь, Фомичевын ангийн анд, физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, дэд профессор Ирина Ивановна Ляховская Андрей Петровичийн удирдлаган дор оюутан болж ажиллаж эхлэв. Түүний шинжлэх ухааны сонирхлын чиглэл нь цогцолборын цахим бүтэц байв

шилжилтийн металлын нэгдлүүд. Тэрээр рентген туяа шингээлтийн спектроскопи, хэт зөөлөн рентген цацрагийн спектроскопи, зөөлөн рентген туяаны гарц, тусгал спектроскопи зэрэг олон анхдагч судалгаанд оролцсон. Тэрээр судалгаа шинжилгээний туйлын нягт нямбай, нягт нямбай байдгаараа ялгардаг байв.

Сүүлийн жилүүдэд Ирина Ивановна Физикийн факультет, тэнхимийн зохион байгуулалт, арга зүйн ажилд бүх сайн чанаруудаа зориулж, асар их, өндөр үнэ цэнэтэй ашиг тусыг авчирсан. Тус тэнхимийн сайн сайхны төлөө олон жил зүтгэж, залуужиж, хамт олныхоо хүндэтгэл, оюутнуудын хайрыг хүртсэн.

Александр Степанович Виноградов, физик-математикийн ухааны доктор. шинжлэх ухаан, профессор болсон

Dfmn, профессор А.С. Виноградов

А.П.Лукирскийг хараагүй үеийн удирдагч. Тэрээр шинжлэх ухааны ажлаа Т.М.Зимкинагийн удирдлаган дор эхлүүлсэн. Түүний шинжлэх ухааны сонирхлын гол чиглэл бол рентген шингээлтийн спектр үүсэх зүй тогтлыг судлах, полиатомт объектын электрон ба атомын бүтцийн онцлогийг судлахад ашиглах явдал юм. Тусгал, судалгааны үр дүнг "Ойрын үеийн хэлбэрийн резонанс" докторын диссертацид нэгтгэн дүгнэв. нарийн бүтэцМолекул ба хатуу бодисын хэт зөөлөн рентген шингээлтийн спектрүүд" (1988).

Сүүлийн жилүүдэд А.С.Виноградовын судалгааны объектууд янз бүр болж байна нано бүтэцтэйШилжилтийн элементийн атомуудын материал ба зохицуулалтын нэгдлүүд (цианид, порфирин, фтаоцианин, сален), палитр судалгааны технологиэлектрон (фотоэлектроник ба Auger) спектроскопи, флюресценцийн аргуудаар дүүргэгдсэн. IN судалгааны практикзөвхөн синхротрон цацрагийн төвүүдийн тоног төхөөрөмжийг ашигладаг.

Доктор .- Математик, профессор Александр Сергеевич Шулаков ЛУРМС-д А.С.Виноградовоос 3 жилийн дараа гарч ирэв. Түүний анхны зөвлөгч нь В.А.Фомичев, мөн

Цаашдын донтолтыг тодорхойлсон сэдэв нь хатуу бодисын хэт зөөлөн рентген цацрагийн спектроскопи байв. Электрон туяагаар өдөөгдсөн рентген туяаны спектроскопи нь рентген спектроскопийн аргын гэр бүлийн хамгийн төвөгтэй, дур булаам арга байж магадгүй юм. Тиймээс энэ салбарт амжилтанд хүрэх нь онцгой нэр төрийн хэрэг юм.

Хамгаалалтын дараа докторын ажилАлександр Сергеевич уламжлалт судалгааны чиглэлийг хатуу биетүүдийн электрон бүтцийн тухай мэдээлэл олж авах шинэ аргыг эрэлхийлэхэд өөрчилсөн. Түүний докторын диссертаци нь "Өөрчлөлт өдөөх энерги бүхий хэт софт рентген цацрагийн спектроскопи" (1989) нь энэхүү эрэл хайгуулын эхний үр дүнг нэгтгэсэн болно. Энэ чиглэл нь үр дүнтэй болсон, одоо хөгжиж байна. Зохиогчийн ололт амжилтаас атомын туйлшрал ба резонансын урвуу гэрэл цацралтын үзэгдлүүдийг нээсэн, түүнчлэн газрын ховор металлын дан талстуудын гадаргуу дээрх рентген цацрагийн зурвасыг дэлхийд анх удаа бүртгэсэн нь хүмүүсийн сэтгэл ханамжийг хамгийн ихээр төрүүлдэг. Зохиогч.

1992 онд А.С.Шулаков ЭТТ-ийн хэлтсийн даргаар сонгогдож, ЛУМРС-ийн даргаар томилогдсон.

LURMS-ийн дараагийн үе нь Т.М.Зимкинагийн оролцоо, удирдамжаар анхны болон докторын зэрэг хамгаалсан. Гэвч тэд бүтээлч амьдралынхаа ихэнх хугацааг Татьяна Михайловнагүйгээр докторын судалгааны ажилд зарцуулсан. Эдгээр нь А.А.Павлычев, Е.О.Филатова нар юм.

Доктор .- Математик, профессор Андрей Алексеевич Павлычев бол тус тэнхимийн цорын ганц "цэвэр" онолч юм. Түүний анхны зөвлөгч нь Т.М.Зимкина, А.С.Виноградов нар байв. Андрей бага наснаасаа эхлэн тоос шороогүй онолын ажилд дуртай байсан бөгөөд түүнд спектрийн онолын шинжилгээний аргыг эзэмших боломжийг олгосон. фотоионжуулалт XR молекулуудын шингээлт.

Эндрю энэ боломжийг бүрэн ашигласан.

Уламжлалт замыг дагаж тэрээр нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн ойлголтууд нь атомын дотоод бүрхүүлийн фотоионжуулалтын үндсэн шинж чанарыг муу тусгаж байгааг анзаарсан бөгөөд энэ нь хатуу биет дэх богино зайн дараалалд маш мэдрэмтгий орон зайн хүчтэй локал өдөөлт үүсэхээс бүрддэг.

А.А.Павлычевын боловсруулсан бараг атомын загвар нь атомын фотоэлектрик эффект дээр суурилдаг бөгөөд түүний спектрийн болон өнцгийн хамаарал нь хөрш зэргэлдээх бүх атомуудын үүсгэсэн гадаад талбайн үйлчлэлээр гаждаг. Загварын үндсэн заалтуудыг зохиогч 1994 онд амжилттай хамгаалсан "Олон атомт системийн дотоод электрон бүрхүүлийн рентген туяаны шингээлт ба иончлолын спектрийн квазатомын онол" докторын диссертацидаа танилцуулсан. Энэхүү уян хатан загвар нь ихэвчлэн аналитик хэлбэрээр байдаг нь уламжлалт онолын аргуудад тохиромжгүй хамгийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог. Одоо загвар нь олон улсын хэмжээнд хүлээн зөвшөөрөгдсөн боловч түүнийг сайжруулах ажил үргэлжилж байгаа бөгөөд эрэлт хэрэгцээтэй, үр дүнтэй хэвээр байна.

Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор, профессор Елена Олеговна Филатовагийн оюутан байхаасаа л шинжлэх ухааны гол чиглэл бол зөөлөн рентген туяаны рефлексометр юм. Анхны зөвлөгч Т.М.Зимкина, А.С.Виноградов нарын тусламжтайгаар тэрээр А.П.Лукирскийн үед амжилттай хөгжиж байсан шинжлэх ухааны энэ чиглэлийг сэргээж чадсан юм.

Елена оптик тогтмолуудын үнэмлэхүй утгыг олж авахад ихээхэн хүчин чармайлт гаргасан. (Таны мэдэж байгаагаар физикийн аливаа зүйлийн үнэмлэхүй утгыг хэмжих нь эр зоригтой тэнцдэг). Гэсэн хэдий ч энэхүү ажил нь Елена Олеговнаг рефлексометрийн боломжууд ийм хэмжилтээр шавхагдахаас хол байгааг өдөөсөн юм. Үүнийг рентген туяаны тусгал, тархалтын спектроскопи болгон хувиргах боломжтой нь тодорхой болсон бөгөөд энэ нь бодит ба электрон болон атомын бүтцийн талаар янз бүрийн мэдээлэл авах боломжийг олгодог. нано бүтэцтэйматериал. Э.О.Филатовагийн докторын ажил нь "Зөөлөн рентген туяаны хатуу гадаргуугаар цацрах спектроскопи ба 2000) зөөлөн рентген спектроскопийн шинэ чиглэлийг хөгжүүлэхэд зориулагдсан болно.

Елена Олеговнагийн бүлгийн ажил нь RSM-500 лабораторийн спектрометрийн чадавхийг хослуулсан бөгөөд тусгал, тархалт, фотоэлектрик эффектийн өгөөжийн спектрийн өнцгийн хамаарал, гадаад дахь синхротрон цацрагийн төвүүдийн төхөөрөмжийг ашиглахад зориулагдсан болно.

хүлээн зөвшөөрөх өндөр түвшинЕлена Олеговнагийн бүтээл нь хэт ягаан туяаны физикийн хамгийн төлөөлөлтэй хамтарсан олон улсын бага хурлын Шинжлэх ухааны комисст урьсан урилга юм - рентген ба бодис дахь атомын дотоод үйл явц ( VUV-X).

Залуу үеийн ажилчид Т.М.Зимкинаг мэддэггүй байв. Эдгээр нь А.Г.Лялин, А.А.Соколов нар юм.

Андрей Геннадьевич Лялин, физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, LUMRS-ийн ахлах судлаач.

А.С.Шулаковын удирдлаган дор ажилладаг. Энэ нь хэд хэдэн REM ба AHC-ийг электроноор цацрагаар цацах үед 8-15 эВ-ийн бүсэд гарч ирдэг хачирхалтай цацрагийн спектрийг судлахад зориулагдсан байв.

Гэсэн хэдий ч өвөрмөц туршилтын судалгааны төгс гүйцэтгэл нь Андрей өөрийн дотоод чадавхийн хувьд онолын ажилд илүү их анхаарал хандуулдаг болохыг харуулсан. Тиймээс аль хэдийн аспирантурт байхдаа түүнийг атомын туйлшралын онолыг бий болгохоор ажиллахыг хүссэн. М.Я.Амусягийн бүлгийн онолчдын тусламжтайгаар Андрей шинэ салбарт хурдан дасаж, сонирхолтой үр дүнд хүрч эхэлсэн бөгөөд үүнийг "Газрын ховор металлын атомын туйлшралын онол" хэмээх докторын диссертацид нэгтгэн дүгнэжээ. 1995).

Энэ ажил нь түүний олон боть систем дэх аварга резонансын ерөнхий онолыг сонирхож эхэлсэн. Маш авьяаслаг, шаргуу хөдөлмөрч Андрей Геннадьевич оюутны болон төгсөлтийн дараах жилүүдэд Ерөнхийлөгчийн тэтгэлэгт хамрагдаж байхдаа олон улсын тэтгэлэгт амархан хүртэж эхэлсэн бөгөөд Герман, Англи, АНУ-д шилдэг онолын бүлгүүдэд ажиллаж чадсан юм. Тэрээр одоог хүртэл LUMRS-д кластеруудын электрон бүтэц, тэдгээрийн бөөмс, цацрагтай харилцан үйлчлэх онолыг боловсруулах үүрэгтэй хэвээр байна.

Андрей Александрович Соколов, физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, ЭТТ-ийн тэнхимийн туслах, Э.О. Филатовагийн бүлэгт ажилладаг. Яг л Андрей Лялин шиг тэрээр Ерөнхийлөгчийн нэрэмжит эрдэмтэн байсан ч түүний элемент нь туршилт юм.

Андрей маш хөдөлгөөнтэй, хөдөлгөөнтэй зохион байгуулалттай хүн. Энэ нь маш болгоомжтой засвар үйлчилгээ, шинэчлэл шаарддаг лабораторийн тоног төхөөрөмж, синхротрон цацрагийн төвүүдийн янз бүрийн суурилуулалтыг амжилттай даван туулж байна. 2010 онд “Цахиур дээр нийлэгжсэн нано давхаргын фаз хоорондын хилийн электрон ба атомын бүтцийг судлах” сэдвээр докторын зэрэг хамгаалсан. Энэ нь нарийн төвөгтэй туршилтын судалгааг зохион байгуулах, явуулах маш өндөр чадамжтай.



Зураг 7-д хэт зөөлөн рентген спектроскопи ашиглан молекулын хий, шингээгч, хатуу гадаргуу, бүрээс, далд интерфейс, хатуу бодисын задгай шинж чанар, янз бүрийн төрлийн завсрын шинж чанаруудын талаар ямар мэдээлэл авч болохыг харуулав. Энэхүү зураг нь эдгээр аргуудын олон талт байдал, өвөрмөц мэдээллийн агуулгыг тодорхой харуулж байгаа бөгөөд цаашдын хөгжилд маш том хэтийн төлөвийг харуулж байна.

Одоогоор тус лаборатори нь RSM-500 спектрометр, RSL-400, RSL-1500 спектрометр, хавтгай дифракцийн сараалжтай хэмжих камер, динамик тархалтын нөхцөлд фотоэлектрик эффектийг судлах болор монохроматор болон бусад өвөрмөц тоног төхөөрөмжтэй.

Сүүлийн 5 жилийн хугацаанд RFBR-ийн 8 тэтгэлэгийг лабораторид хийсэн.Сүүлийн 3 жилийн хугацаанд физикийн хамгийн нэр хүндтэй сэтгүүл болох Физик тойм захидалд лабораторийн ажилтнуудын 4 нийтлэл хэвлэгджээ.

Лабораторийн ирээдүйн хувьд гүн гүнзгий түүх, уламжлал, үндэс суурьтай, хүлээн зөвшөөрөгдсөн шинжлэх ухааны сургуультай, одоогийн ажлын удирдагчдын анхны санаа, төлөвлөгөөтэй байх нь чухал юм. Гэсэн хэдий ч ирээдүйг хэрэгжүүлэх нь залуу үеийнхэн - ажилчид, аспирантууд, оюутнуудын гарт байна.

Найрлага, бүтцийг судлах боломж нарийн төвөгтэй бодисуудРентген туяаны спектрүүд нь Мозелийн хуулиас шууд дагалддаг Квадрат язгуурялгаралтын спектрийн шугамууд эсвэл үндсэн шингээлтийн ирмэгийн нэр томъёоны тоон утгуудаас элементийн атомын дугаар эсвэл цөмийн цэнэгийн шугаман функц юм. Терм нь шингээлтийн спектрийн давтамжийг тодорхойлдог тоон үзүүлэлт юм. Рентген туяаны спектрийн шугамууд нь тийм ч их биш юм. Элемент бүрийн хувьд тэдгээрийн тоо нь нэлээд тодорхой бөгөөд хувь хүн юм.

Рентген спектрийн шинжилгээний давуу тал [арга рентген спектрометрихэнх спектрийн шугамын харьцангуй эрчим тогтмол байх ба цацрагийн үндсэн үзүүлэлтүүд нь тухайн элементийг агуулсан нэгдлүүд болон хольцын химийн найрлагаас хамаардаггүй. Үүний зэрэгцээ спектрийн шугамын тоо нь тухайн элементийн концентрацаас хамаарч болно: элементийн маш бага концентрацитай үед нэгдлийн спектрт зөвхөн хоёр буюу гурван тодорхой шугам гарч ирдэг. Нэгдлүүдийг спектрээр шинжлэхийн тулд үндсэн шугамын долгионы урт (чанарын шинжилгээ) ба тэдгээрийн харьцангуй эрчмийг (тоон шинжилгээ) тодорхойлох шаардлагатай. Рентген цацрагийн долгионы урт нь судлагдсан бодисын талст тор дахь атом хоорондын зайтай ижил дараалалтай байна. Тиймээс туссан цацрагийн спектрийг бүртгэснээр судалж буй нэгдлийн найрлагын талаар ойлголттой болно.

Рентген цацрагийг био шинжилгээний бодистой харьцах үйл явцыг дагалддаг хоёрдогч нөлөөг ашигладаг аргын олон төрлүүд мэдэгдэж байна. Энэ бүлгийн аргууд нь үндсэндээ орно цацрагийн рентген спектрометр , электроноор өдөөгдсөн рентген туяаны спектрийг бүртгэх ба шингээлтийн рентген спектрометр , цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэх механизмын дагуу шингээлтийн спектрофотометрийн аргатай төстэй.

Аргын мэдрэмж нь цацрагийн шинж чанар, шугамын тодосгогч, өдөөх арга, цацрагийг бүртгэх, спектр болгон задлах арга зэргээс хамааран ихээхэн өөр өөр байдаг (10-4-ээс 5.10-10%). Тоон өгөгдлийн шинжилгээг ялгаруулах спектр (анхдагч ба хоёрдогч) болон шингээлтийн спектр ашиглан хийж болно. Цацрагийн бодисын атомын харилцан үйлчлэл, хэмжилтийн бүх нөхцлийн нөлөөг нарийн тооцох боломжгүй байгаа нь цацрагийн харьцангуй эрчмийг хэмжихэд өөрийгөө хязгаарлаж, дотоод болон гадаад цацрагийн аргыг ашиглах шаардлагатай болдог. Стандарт.

Молекулын бүтэц, шинж чанар, молекулуудын нэгдэх үйл явц, тэдгээрийн уусмал дахь харилцан үйлчлэлийг судлахад өргөн хэрэглэгддэг. рентген флюресцент спектрометр , үүнийг дээр дурдсан.

Рентген туяаны долгионы урт нь атом хоорондын зайтай ижил дараалалтай байна болор торсудлагдсан бодисууд. Тиймээс рентген цацраг нь дээжтэй харилцан үйлчлэх үед талст тор эсвэл дисперсийн системийн бүтцийн онцлогийг тусгасан дифракцийн хэв маяг үүсдэг, өөрөөр хэлбэл судалж буй нэгдлийн найрлагыг тодорхойлдог. Нэгдлүүд ба тэдгээрийн бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн бүтцийг болор торууд дээрх рентген туяаны сарнилын дифракцийн хэв маяг, бүтцийн нэг төрлийн бус байдлыг судлах нь үндэс суурь болно. рентген туяаны дифракцийн шинжилгээ. Спектрийн бүртгэлийг гэрэл зургийн хальс (чанарын шинжилгээ) эсвэл иончлол, сцинтилляц эсвэл хагас дамжуулагч мэдрэгч ашиглан хийж болно. Энэ арга нь талстуудын тэгш хэм, нэгж эсийн хэмжээ, хэлбэр, төрлийг тодорхойлох, гетероген уусмалуудын тоон судалгаа хийх боломжтой болгодог.

AES нь чөлөөт атомуудын дулааны өдөөлт, өдөөгдсөн атомуудын оптик ялгаралтын спектрийн бүртгэлд суурилдаг.

A + E = A* = A + hγ,

Үүнд: А нь элементийн атом; A* - өдөөгдсөн атом; hγ нь ялгарах гэрлийн квант; E нь атомд шингэсэн энерги юм.

Атомыг өдөөх эх үүсвэр = атомжуулагч (өмнөх хэсгийг үзнэ үү)

Атом шингээлтийн спектроскопи

AAS нь өдөөгдөөгүй чөлөөт атомуудын оптик цацрагийг шингээхэд суурилдаг.

A + hγ (гадаад эх сурвалжаас) = A*,

Үүнд: А нь элементийн атом; A* - өдөөгдсөн атом; hγ нь атомд шингэсэн гэрлийн квант юм.

атомжуулагч - дөл, цахилгаан дулаан (өмнөхөөс үзнэ үү)

AAS-ийн онцлог шинж чанар нь өндөр түвшний монохроматик шинж чанартай гадны цацрагийн эх үүсвэрийн төхөөрөмжид байгаа явдал юм.

Гэрлийн эх үүсвэрүүд - хөндий катодын чийдэн ба электродгүй цэнэгийн чийдэн

Атомын рентген спектроскопи

    Рентген спектроскопийн аргууд нь дотоод электронуудын энергийн өөрчлөлтөд тохирсон рентген цацрагийг ашигладаг.

    Атом ба молекулын төлөв дэх дотоод электронуудын энергийн түвшний бүтэц нь ойролцоо байдаг тул дээжийг атомжуулах шаардлагагүй.

    Атом дахь бүх дотоод орбиталууд дүүрсэн тул дотоод электронуудын шилжилт нь атомын иончлолын улмаас сул орон зай үүсэх урьдчилсан нөхцөлд л боломжтой байдаг.

Атомын ионжилт нь рентген цацрагийн гадаад эх үүсвэрийн нөлөөн дор явагддаг

APC аргын ангилал

    Цахилгаан соронзон цацрагийн спектроскопи:

    Рентген цацрагийн шинжилгээ(REA);

    Рентген туяа шингээлтийн шинжилгээ(RAA);

    Рентген флюресценцийн шинжилгээ(RFA).

    Цахим:

    Рентген фотоэлектроник(RFES);

    Auger электрон(ЭКО).

Молекулын спектроскопи

Аргын ангилал:

    Асуудал(байхгүй) Яагаад?

    Шингээлт:

    Спектрофотометр (VS ба хэт ягаан туяанд);

    IR спектроскопи.

    Люминесцент шинжилгээ(флюориметр).

    Турбидиметр ба нефелометр.

    Поляриметр.

    Рефрактометр .

Молекул шингээлтийн спектроскопи

Молекул шингээлтийн спектроскопи нь молекул дахь гадаад (валент) электронуудын энерги ба чичиргээний шилжилт дээр суурилдаг. Оптик хүрээний хэт ягаан туяаны болон харагдахуйц бүсийн цацрагийг ашигладаг - энэ бол спектрофотометр (энергийн электрон шилжилт) юм. Оптик хүрээний IR бүсийн цацрагийг ашигладаг - энэ нь IR спектроскопи (чичиргээний шилжилт) юм.

Спектрофотометр

Үүнд үндэслэн:

    Бугер-Ламберт-Беэрийн хууль:

    Оптик нягтын нэмэлт байдлын хууль:

A \u003d ε 1 л C 1 + ε 2 л C 2 + ....

Өнгөт уусмалын шинжилгээ - наранд (фотоколориметрийн);

Хэт ягаан туяаг шингээх чадвартай уусмалын шинжилгээ - хэт ягаан туяанд (спектрофотометр).

Асуултуудад хариулна уу:

Фотометрийн хэмжилтийн үндсэн аргууд

    График тохируулгын арга.

    Нэмэлт арга.

    Олборлолт-фотометрийн арга.

    Дифференциал фотометрийн арга.

    Фотометрийн титрлэлт.

Фотометрийн тодорхойлолт нь дараахь зүйлээс бүрдэнэ.

1 Тодорхойлох бүрэлдэхүүн хэсгийн орчуулга

гэрэл шингээх нэгдэл.

2 Гэрлийн шингээлтийн эрчмийн хэмжилт

(шингээх) гэрэл шингээх нэгдлийн уусмалаар.

Фотометрийн хэрэглээ

1 Хүчтэй тууз бүхий бодисууд

шингээлт (ε ≥ 10 3) нь өөрөө тодорхойлогддог

гэрлийн шингээлт (BC - KMnO 4, хэт ягаан туяа - фенол).

2 Өөрөө байхгүй бодисууд

гэрлийн шингээлт, дараа нь шинжилнэ

фотометрийн урвал (бэлтгэх

салхи шингээх нэгдлүүд). n / x - урвалууд

нарийн төвөгтэй үүсэх, o / c-д - органик нийлэгжилт

будагч бодисууд.

3 Өргөн хэрэглэгддэг олборлолт-фотометрийн

арга. Энэ юу вэ? Тодорхойлолтыг хэрхэн хийх вэ? Жишээ.

Атомын флюресцент спектроскопийн арга (AFS) нь гэрэлтдэг аргуудын нэг юм. Аналитик дохио нь оптик мужид хамаарах, өдөөгдсөн атомуудаас ялгарах цацрагийн эрчим юм. Гадны цацрагийн эх үүсвэрийн нөлөөн дор атомууд өдөөгддөг. Өдөөгдсөн атомын фракц ба үүний үр дүнд гэрэлтэлтийн эрч хүч I-ийг ойролцоогоор харьцааны дагуу I0 эх үүсвэрийн эрч хүчээр тодорхойлно.

Энд k - шингээлтийн коэффициент; l - оптик замын урт; - флюресценцийн квант гарц; - гэрэлтдэг хэсгүүдийн концентраци (тодорхойлсон элементийн атомууд).

Дүрмээр бол квант гарц нь температур нэмэгдэх тусам эрс буурдаг. Учир нь атомын флюресценцийн шинжилгээ шаардлагатай өндөр температур, чөлөөт атомуудын хувьд утгууд нь маш бага байдаг. Тиймээс APS-д аль болох хүчтэй цацрагийн эх үүсвэрийг ашиглах нь шийдвэрлэх ач холбогдолтой юм. Иймд өндөр эрчимтэй цэнэгийн чийдэн (хотгор катод эсвэл электродгүй), түүнчлэн тохируулах давтамжтай лазерыг ашигладаг.

Одоо AFS аргыг голчлон лазер хувилбарт (лазер атомын флюресценцийн спектроскопи, LAFS) боловсруулж байна.

Лазер ашиглах нь аргын мэдрэмжийг эрс нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. AFS аргын гол давуу тал нь атомын флюресценцийн спектрийн энгийн байдал, янз бүрийн элементийн спектрийн шугамын суперпозиция байхгүйгээс шалтгаалан өндөр сонгомол (оптик атомын спектроскопийн аргуудаас хамгийн өндөр) юм.

Рентген туяаны спектроскопи

Рентген цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэл. Рентген цацраг нь дээжээр дамжих үед шингээлт, түүнчлэн атомын электронуудын уян ба уян хатан бус (Комптон) тархалтаас болж сулардаг. хатуу бие. Рентген туяаг сулруулахад гол хувь нэмэр оруулах нь түүний шингээлт юм. Рентген туяаны квант долгионы урт (энергийн бууралт) нэмэгдэх тусам массын шингээлтийн коэффициент аажмаар нэмэгддэг. Шингээх ирмэгийн тодорхой долгионы уртад хүрэхэд массын сулралтын коэффициент огцом буурдаг. Энэ үйл явц нь бүх долгионы уртын хүрээнд (вакуум хэт ягаан туяа хүртэл) олон удаа давтагддаг.

Рентген спектр - дээжээс ялгарах (REA, XRF) эсвэл дээжээр (RAA) дамжуулсан рентген цацрагийн эрчимийг энерги (эсвэл долгионы урт) дээр хуваарилах. Рентген туяаны спектр нь цөөн тооны спектрийн шугам (цацралт спектр) эсвэл шингээлтийн "үсрэлт" (шингээлтийн спектр) агуулдаг. Ялгарлын спектрийн арын дохио нь хатуу биетийн атомуудын электронууд дээр уян хатан бус тархсан рентген туяаны квантуудаас үүсдэг. Рентген цацраг нь атомын дотоод түвшний электрон шилжилтийн үед үүсдэг. Рентген туяаны спектрийн харьцангуй "энгийн" нь боломжит электрон шилжилтийн хязгаарлагдмал тоотой холбоотой юм.

Спектрийн өдөөх эх үүсвэрүүд. CEA, RAA, XRF дахь спектрийг өдөөхөд рентген туяа ашигладаг.

Түүний ажлын элемент нь нүүлгэн шилжүүлсэн хос электрод юм - термион катод ба хөргөлттэй анод нь сайн дулаан дамжуулалттай (W, Mo, Cu гэх мэт) галд тэсвэртэй материалаар хийгдсэн. Шинжилсэн дээжийг рентген хоолойн анод дээр шууд байрлуулна. Электрон бөмбөгдөлтийн үр дүнд дээжийн гадаргуугаас рентген туяа ялгардаг. RAA ба XRF-ийн спектрийг өдөөхийн тулд рентген хоолойгоор үүсгэгдсэн анхдагч рентген цацрагийг ашигладаг. RAA-д рентген цацрагийн монохромат байдлын зэрэг нь илүү өндөр байх ёстой.

CEA-ийн өөрчлөлт нь электрон мэдрэгч бүхий рентген спектрийн микроанализ (EPMA) юм. Үүнд рентген туяаны спектрийг өдөөхийн тулд моноэнергетик электрон туяа ("цэг" дээр дүн шинжилгээ хийх) эсвэл сканнердах электрон туяа - растер (гадаргуугийн талбайн шинжилгээ) ашигладаг. Тиймээс EPMA нь орон нутгийн шинжилгээний арга юм. Өдөөлтийн эх үүсвэр нь электрон буу юм. Энэ нь авто- эсвэл термион катод ба өндөр вакуум орчинд ажилладаг цахилгаан статик эсвэл соронзон линзийг хурдасгах, төвлөрүүлэх системээс бүрдэнэ.

Рентген цацрагийн шинжилгээ.

Аргын техник хангамжийн дизайн. Аливаа рентген цацрагийн спектрометрийн (REA, XFA) үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь спектрийн өдөөх эх үүсвэр, орох нүх (эсвэл коллиматор), дээжийг залгах, нэвтрүүлэх төхөөрөмж, гаралтын цоорхой, дүн шинжилгээ хийх, илрүүлэх ерөнхий систем юм. Рентген цацраг. Сүүлчийн зангилааны ажиллах зарчмаас хамааран долгионы дисперсийн спектрометр (SVD) ба эрчим хүчний дисперсийн спектрометр (EDS) нь ялгагдана. SVD-д рентген туяаг тараахад анализаторын болор, тэдгээрийг илрүүлэхийн тулд пропорциональ буюу сцинтилляцийн детекторыг ашигладаг. EDMS-д анализатор болон детекторын функцийг хөргөлттэй хагас дамжуулагч илрүүлэгч (SSD) хослуулсан.Түүний давуу тал нь том утга, дохионы үргэлжлэх хугацаа багатай байдаг. SVD нь илүү өндөр спектрийн нарийвчлалтай байдаг. Энэ нь спектрийн ижил төстэй долгионы урттай шугамуудыг найдвартай ялгах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч SED нь илүү их гэрэлтдэг. Энэ нь хэмжсэн спектрийн шугамын эрчмийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

Аргын боломж ба түүний хэрэглээ. CEA арга нь олон элементийг нэгэн зэрэг гүйцэтгэх боломжийг олгодог тоон шинжилгээхатуу дээж. Na-аас U хүртэлх элементүүдийг SED-ээр, B-ээс U хүртэл SVD-ийн тусламжтайгаар тодорхойлж болно.Хөнгөн матриц дахь хүнд элементүүдийн хувьд тодорхойлсон агуулгын хамгийн бага утгыг олж авдаг. EPMA аргыг микроскопийн гетерофаз агуулсан дээжийн гадаргуугийн давхаргын орон нутгийн шинжилгээнд (өндөр технологийн материалыг шинжлэхэд) ашигладаг.

Рентген флюресценцийн шинжилгээ

Аргын техник хангамжийн дизайн. Рентген спектрометр ба рентген спектрометрийн схем нь ижил төстэй байна. Вакуум XRF спектрометр нь урт долгионы рентген туяатай ажиллаж, гэрлийн элементүүдийг илрүүлэх боломжтой. Хатуу гадаргуугийн орон нутгийн шинжилгээнд капилляр рентген оптик дээр суурилсан орчин үеийн рентген спектрометрийг ашигладаг.

Дээж бэлтгэх. Тоон XRF-ийн нарийвчлалыг дээж бэлтгэх зөв, найдвартайгаар тодорхойлно. Уусмал, нунтаг, металл, хайлшийг турших боломжтой. Дээжэнд тавигдах гол шаардлага нь тодорхойлж буй элементийн аналитик шугамын эрчим нь түүний концентрацаас хамаарна. Бусад бүх хүчин зүйлийн нөлөөллийг хасах эсвэл тогтворжуулах шаардлагатай.

Аргын боломж ба түүний хэрэглээ. XRF арга нь хатуу болон шингэн дээжийг эвдэхгүйгээр нэгэн зэрэг олон элементийн чанарын болон тоон шинжилгээг хийх боломжийг олгодог. Тодорхойлсон агуулгын хамгийн бага утгыг хөнгөн матриц дахь хүнд элементүүдийн хувьд олж авдаг. XRF аргыг металл, хайлш, чулуулгийн шинжилгээ, хөрсний байгаль орчны хяналт, ёроолын хурдас зэрэгт ашигладаг.

Рентген туяа шингээлтийн шинжилгээ.

Аргын техник хангамжийн дизайн. Рентген спектрометрийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь рентген туяаны эх үүсвэр, монохроматор, дээжийг суурилуулах, нэвтрүүлэх төхөөрөмж, детектор юм.

Аргын боломж ба түүний хэрэглээ. RAA арга нь сонгомол чанар багатай тул өргөн хэрэглээг олж чадаагүй боловч гэрлийн элементүүдийн матриц нь зөвхөн нэг элементийг агуулсан тохиолдолд том хэмжээтэй байдаг. атомын масс, энэ аргыг хэрэглэх нь нэлээд үндэслэлтэй. RAA нь тогтмол найрлагатай дээж дэх хүнд элементүүдийг цуваа тодорхойлоход хэрэглэгддэг, жишээлбэл, бензин дэх хар тугалга гэх мэт.