Закономірності розсіювання електронів при електронографічних дослідженнях аморфних речовин

Abstract

На простих структурних моделях теоретично досліджено закономірності процесів формування електронограм від аморфних речовин та наноматеріалів. Проаналізовано вплив різних наближень, які використовуються у традиційному методі функцій радіального розподілу, на достовірність та точність отримуваних кількісних параметрів структури ближнього порядку. Розроблено рекомендації для удосконалення методу електронографії при вивченні будови атомних сіток аморфних речовин та наноматеріалів. Виявлені в роботі закономірності можуть також бути покладені в основу методів експериментального визначення параметрів ближнього порядку аморфних речовин безпосередньо із експериментальної інтенсивності розсіювання електронів без застосування інтегрального фур’є-перетворення. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20756

Исследовано рассеивание электронов при дифракционных электронографических исследованиях структуры неупорядоченных атомных сеток аморфных веществ. На простых структурных моделях теоретически исследованы общие закономерности процессов формирования электронограм от аморфных веществ и наноматериалов. Показано, что атомные пары с различной ориентацией в пространстве относительно зондирующего пучка дают существенно неравномерный вклад в интерференционную функцию Дебая. При этом основную структурную информацию в интерференционную функцию дают атомные пары, которые ориентированы в зондирующем пучке под углом 40° – 90°. Важная структурная информация содержится в интерференционных функциях в широком диапазоне задания волновых векторов 0 < s < 200 нм-1, что требует регистрации экспериментальных электронограм в данном диапазоне. Выявлены четкие закономерности поведения параметров электронограм аморфных веществ в зависимости от особенностей структуры их ближнего порядка. Проанализировано влияние различных приближений, используемых в традиционном методе функций радиального распределения, на достоверность и точность получаемых количественных параметров структуры ближнего порядка аморфных веществ методами электронографии. Впервые показано, что этот метод имеет ряд недостатков при его использовании для экспериментального анализа структуры неупорядоченных наносистем. Установлено, что в методе функций радиального распределения атомов методологическая замена реальной неупорядоченной дискретной атомной сетки континуальной непрерывной функцией радиального распределения атомов есть достаточно "грубым" приближением, которое существенно ухудшает достоверность и точность метода. С целью устранения этого недостатка предложено основой анализа ближнего и промежуточного порядка аморфных веществ электронографическим методом взять интерференционную функцию Дебая для одной дискретной пары атомов неупорядоченной сетки. Впервые показано, что в электронографии наноматериалов проявляется существенное "нулевое" рассеивание, которым, в отличие от рентгенографии, нельзя пренебрегать. Получено математическое соотношение, описывающее интенсивность нулевого рассеивания электронов на однородных тонких пленках. Отмечено, что достоверные с точностью до 3 - 5% функции радиального распределения получаются только при фурье-преобразовании интерференционных функций аморфных веществ, в которых дисперсии распределения межатомных расстояний в координационных сферах превышают 0,001 нм2. Разработаны рекомендации для усовершенствования метода электронографии при изучении строения атомных сеток аморфных веществ и наноматериалов. Для этого предложено заменить процедуру интегрального фурье-преобразования при расчетах параметров БП аморфных веществ прямым анализом интерференционных функций Дебая разных дискретных пар атомов неупорядоченной сетки. Показано, что основная информация про структуру атомной сетки аморфных веществ содержится уже в первом максимуме интерференционных функций, который формируется рефлексами первого та второго порядков дифракции электронов на атомных парах. На этом основании обосновано возможность извлечения достоверной информации об атомной структуре аморфных веществ из интерференционных функций, определенных экспериментально в узком диапазоне волновых векторов рассеяния электронов от 5 до 100 нм-1. Выявленные в работе закономерности могут быть положены в основу методов экспериментального определения параметров ближнего порядка аморфных веществ непосредственно из экспериментальной интенсивности рассеивания электронов без применения интегрального фурье-преобразования. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20756

In simple structural models theoretically explored general regularities of the electron patterns formation for-amorphous materials and nanomaterials. The influence of various approximations used in the traditional method of radial distribution functions are analyzed on the reliability and accuracy of quantitative short order structure parameters of amorphous materials. The recommendations for improving the method of electron diffraction in the study of atomic structure of amorphous materials and nanomaterials are made. Revealed in this work regularities may also be the basis of the experimental determination of short-range order parameters of amorphous materials directly from the experimental electron scattering intensity without the use of the integral Fourier transform. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20756