Применение рентгеновской и мессбауэровской спектроскопии для изучения реакционных слоёв сульфидов металлов

• Автор: Томашевич, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 111 с. : ил

Содержание
Введение.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Методы исследования электронного строения твердых тел и их поверхности

1.1.1. Рентгеновская спектроскопия

А.2.ЕХА
1.1.3. РЭС.

1.1.4 Мссбауровская спектроскопия.

1.1.5 Глубина анализируемого слоя

1.2 Сульфиды металлов РЬ8, СиГе, Ге8 состав, строение, свойства и

практическая значимость.

1.2.1 Значение, получение, нахождение в природе
1.2.2 Кристаллическая и электронная структура сульфидов
1.2.2.1. Галенит РЬБ.
1.2.2.2. Сфалерит ХпБ
1.2.2.3. Халькопирит СиГс
1.2.2.4. Пирротин Ге
1.3. Спектроскопическое изучение реакций на поверхности сульфидов при кислотном травлении.
1.3.1. Спектроскопическое изучение реакций на поверхности галенита
1.3.2. Спектроскопические исследования поверхности сфалерита.
1.3.3. Спектроскопическое изучение реакций халькопирита
1.3.4. Применение спектроскопических методов для изучения реакций
пирротина.
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Методы и установки
2.2. Материалы и методика подготовки образцов
Глава 3. Спектроскопическое изучение поверхности и приповерхностного слоя галенита после кислотного травления
3.1. Рентгеноэлектронные спектры
3.2. УФфотоэлектронныс спектры.
3.3. Рентгеновские спектры
3.4. Изменение электронного строения РЬ8 при травлении кислотами
Глава 4. Спектроскопическое изучение поверхности и приповерхностного слон сфалерита после кислотного травления
4.1. Рентгеноэлектронная спектроскопия
4.2. УФфотоэлектронная и рентгеновская спектроскопия.
4.3. Спектры 7п Кпоглощения ХАЕ8 и ЕХАН8.
4.4. Мессбауэровскис спектры
4.5. Характер искажений структуры сфалерита.
Глава 5. Спектроскопическое изучение поверхности и приповерхностного слоя халькопирита после окислительного травления.
5.1. Рентгеноэлектронная спектроскопия
5.2. Результаты исследований методом мессбауэровской спектроскопии
5.3. Рентгеновская эмиссионная спектроскопия
5.4. Спектры Си К и Ре Кпоглощения ХАЕ8 и ЕХЛР8.
Глава 6. Спектроскопическое изучение поверхности и приповерхностного слоя пирротина после кислотного травления
6.1. Мессбауэровская спектроскопия и рентгенофазовый анализ.
6.2. Рентгсноэлсктронная спектроскопия
6.3. УФфотоэлектронная спекгроскопия.
6.4. Рентгеновская спектроскопия
6.5. Строение металлдефицитного слоя на пирротине.
Выводы.
Список литературы


Основные результаты были представлены на VI Всесоюзном семинаре Физическая химия поверхности монокристаллических полупроводников Новосибирск, , Конференции по электронным материалам Новосибирск, , Всесоюзном семинаре Дефекты в минералах и их роль в направленном изменении технологических свойств Новосибирск, , 6ом Международном Фрумкинском Симпозиуме Фундаментальные проблемы электрохимии Москва, , Национальной конференции но применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и элекгронов Дубна, , Международной научной конференции Металлургия XXI века шаг в будущее Красноярск, , V семинаре РФФИ Физикохимия, химия твердого тела, поверхность Новосибирск, , й Конференции Международного общества электрохимии Павия, Италия, , 2ой Всероссийской конференции Химия поверхности и нанотехнология СанктПетербургХилово, , V Международном Симпозиуме по электрохимии в переработке минералов и металлов Торонто, Канада, . Автор благодарит заведующего лабораторией физических методов исследования Института неорганической химии СО РАН проф. Мазалова и сотрудников лаборатории В. А. Варнека, И. П. Асанова, Э. А. Кравцову, . Окотруба, Г. К. Парыгину, Н. В. Бауска за предоставленную возможность проведения экспериментов на оборудовании лаборатории и помощь в работе. Глава 1. Как будет показано далее, в процессах коррозии сульфидов металлов, а также родственных им соединений, происходит изменение состава поверхности твердых тел, в частности, образование большого дефицита металла. Рентгеноэлсктронная спектроскопия, с помощью которой эти результаты получены, дает ограниченную информацию о происходящей при этом модификации строения сульфидов, причем относится эта информация только к поверхностным слоям. Для понимания кинетики и механизма растворения твердых тел, их физических и химических свойств необходимо знание состояния не только поверхности, но и более глубоких слоев, в том числе и аморфных. Ниже будут описаны основные возможности и некоторые аспекты интерпретации экспериментальных результатов, используемых в данной работе методов, а так же показана необходимость их совместного применения и описана система обозначений, которая используется в рентгеновской, рентгеноэлектронной, фотоэлектронной и мссбауровской спектроскопии. Рентгеновские спекгры эмиссии и поглощения получаются в процессе образования и заполнения элекгронных вакансий с участием остовных уровней атомов. Образование вакансий дырки происходит при взаимодействии потока высокоэнергетических заряженных частиц или высокоэнергетического электромагнитного излучения 15,. Так как в процессе образования рентгеновских спектров участвует остовный уровень, электроны которого принимают незначительное участие в химической связи, они имеют атомноподобный, то есть локальный характер 2. Наиболее интенсивные рентгеновские переходы происходят между уровнями, удовлетворяющими дипольным правилам отбора Ап Ф О, I 1 и 0 менее интенсивные квадрупольным I ДИ 0 2 и 0 1 2. В литературе используется двойная система обозначений при описании рентгеновских линий 15. Уровни с главными квантовыми числами 1,2,3,4. Рентгеноспектральные обозначения К, , 3, М,, М2, М4, . Переходы на , , уровни обозначаются обычно как , , М переходы с использованием греческих букв а, р, у,. Например, Ка12 23212 или К 32 i Зрз2 или К М3 i 2р3,2 Зся или 3. В соответствии с правилами отбора, Клиния элементов 2го периода в соединениях дат представление о распределении по энергиям 2рорбиталсй, Крлиния элементов 3го периода о распределении Зрорбиталсй, линия переходных элементов 4го периода о распределении Зс1орбиталей. В твердом теле дипольные переходы на 26i данного атома возможны лишь с уровней, соответствующих тем же неприводимым представлениям, как и функции ,. Поэтому в рентгеновских К полосах отображается парциальная плотность состояний, в полосах и . Вероятность квадрупольных переходов 2р в формировании КЕполос на одиндва порядка меньше вероятности дипол ьных. Энергии внутренних уровней атомов смещаются симбатно в кулоновском поле, обусловленном внешним окружением, и в первом приближении не зависят ни от его структуры, ни от числа входящих в него атомов, а определяется изменением электронной плотности на атоме. Поэтому сдвиг рентгеновской линии может служить зарядовой харакгеристикой атома 2,,. Изменение относительной интенсивности и ЦЗполос Збметалла чувствительно к химическому состоянию атомов и используется для нахождения отношения 2 и спинового состояния 2 90,1. В работах 7,90 использовали изменение отношение 3 для изучения распределения окислов по глубине.