Частицы имеющие одинаковое электронное строение: A. Cl-, Ca2+, S2-. Б. Mg2+, P3-, K+/ B. Na+, Sc2+, Fe3+. Г. Al3+, Cl-, K+

Содержание

Образование ионной связи — урок. Химия, 8–9 класс.

Представим, что встретились два атома: атом щелочного металла и атом галогена. У атома металла на внешнем энергетическом уровне — единственный электрон, а атому неметалла как раз не хватает одного электрона, чтобы завершить свой внешний уровень.

Атом металла легко отдаст свой слабо связанный с ядром валентный электрон атому неметалла, который предоставит ему свободное место на внешнем энергетическом уровне. Оба в результате получат заполненные внешние уровни.

Атом металла при этом приобретёт положительный заряд, а атом галогена превратится в отрицательно заряженную частицу. Такие частицы называются ионами.

Ионы — заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или принятия электронов.

Образовавшиеся разноимённо заряженные ионы притягиваются друг к другу, и возникает химическая связь, которая называется ионной.

Ионная связь — связь между положительно и отрицательно заряженными ионами.

Рассмотрим механизм образования ионной связи на примере взаимодействия натрия и хлора.

Na0+Cl0→Na++Cl−→Na+Cl−

Такое превращение атомов в ионы происходит всегда при взаимодействии атомов типичных металлов и типичных неметаллов, электроотрицательности которых резко различаются.

Ионная связь образуется в сложных веществах, состоящих из атомов металлов и неметаллов.

Рассмотрим другие примеры образования ионной связи.

Пример:

Взаимодействие кальция и фтора

1. Кальций — элемент главной подгруппы второй группы. Ему легче отдать два внешних электрона, чем принять недостающие.

2. Фтор — элемент главной подгруппы седьмой группы. Ему легче принять один электрон, чем отдать семь.

3. Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образующихся ионов. Оно равно $2$. Определим число атомов фтора, которые примут два электрона от атома кальция: $2$ $:$ $1$ $=$ $2$.

4. Составим схему образования ионной связи:

Ca0+2F0→Ca2+F2−.

Пример:

Взаимодействие натрия и кислорода

1. Натрий — элемент главной подгруппы первой группы. Он легко отдаёт один внешний электрон.

2. Кислород — элемент главной подгруппы шестой группы. Ему легче принять два электрона, чем отдать шесть.

3. Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образующихся ионов. Оно равно $2$ $:$ $1$ $=$ $2$. Определим число атомов натрия, которые отдадут два электрона атому кислорода: $2$.

4. Составим схему образования ионной связи:

2Na0+O0→Na2+O2−.

С помощью ионной связи образуются также соединения, в которых имеются сложные ионы:

Nh5+,NO3−,OH−,SO42−,PO43−,CO32−.

Значит, ионная связь существует также в солях и основаниях.

Обрати внимание!

Соли аммония Nh5NO3,Nh5Cl,Nh5SO42 не содержат металла, но образованы ионной связью.

Ионы создают вокруг себя электрическое поле, действующее во всех направлениях. Поэтому каждый ион окружён ионами противоположного знака. Такое соединение представляет собой огромную группу положительных и отрицательных частиц, расположенных в определённом порядке.

Притяжение между ионами довольно сильное, поэтому ионные вещества имеют высокие температуры кипения и плавления.

Обрати внимание!

Все ионные соединения при обычных условиях — твёрдые вещества.

Примеры веществ с ионной связью:

Питьевая сода

Железный купорос

Поваренная соль

Источники:

Габриелян О. С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013. — 63 с.

Строение атома. Строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева

У нас вышел новый курс, где всё объясняется ещё проще. Подробннее по ссылке

Атом — электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. В центре атома находится положительно заряженное ядро. Оно занимает ничтожную часть пространства внутри атома, в нём сосредоточены весь положительный заряд и почти вся масса атома.

Ядро состоит из элементарных частиц — протона и нейтрона; вокруг атомного ядра по замкнутым орбиталям движутся электроны.

Протон (р) — элементарная частица с относительной массой 1,00728 атомной единицы массы и зарядом +1 условную единицу. Число протонов в атомном ядре равно порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.

Нейтрон (n) — элементарная нейтральная частица с относительной массой 1,00866 атомной единицы массы (а. е. м.).

Число нейтронов в ядре N определяют по формуле:

где А — массовое число, Z — заряд ядра, равный числу протонов (порядковому номеру).

Обычно параметры ядра атома записывают следующим образом: слева внизу от символа элемента ставят заряд ядра, а вверху — массовое число, например:

Эта запись показывает, что заряд ядра (следовательно, и число протонов) для атома фосфора равен 15, массовое число равно 31, а число нейтронов равно 31 – 15 = 16. Так как массы протона и нейтрона очень мало отличаются друг от друга, то массовое число приблизительно равно относительной атомной массе ядра.

Электрон ( е^–) — элементарная частица с массой 0,00055 а. е. м. и условным зарядом –1. Число электронов в атоме равно заряду ядра атома (порядковому номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева).

Электроны движутся вокруг ядра по строго определённым орбиталям, образуя так называемое электронное облако.

Область пространства вокруг атомного ядра, где наиболее (90 и более %) вероятно нахождение электрона, определяет форму электронного облака.

Электронное облако s-электрона имеет сферическую форму; на s-энергетическом подуровне может максимально находиться два электрона.

Электронное облако p-электрона имеет гантелеобразную форму; на трёх p-орбиталях максимально может находиться шесть электронов.

Орбитали изображают в виде квадрата, сверху или снизу которого пишут значения главного и побочного квантовых чисел, описывающих данную орбиталь. Такую запись называют графической электронной формулой, например:

В этой формуле стрелками обозначают электрон, а направление стрелки соответствует направлению спина — собственного магнитного момента электрона. Электроны с противоположными спинами ↑↓ называют спаренными.

Электронные конфигурации атомов элементов можно представить в виде электронных формул, в которых указывают символы подуровня, коэффициент перед символом подуровня показывает его принадлежность к данному уровню, а степень у символа — число электронов данного подуровня.

В таблице 1 приведено строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Химические элементы, в атомах которых s-подуровень внешнего уровня пополняется одним или двумя электронами, называют s-элементами. Химические элементы, в атомах которых заполняется p-подуровень (от одного до шести электронов), называют p-элементами.

Число электронных слоёв в атоме химического элемента равно номеру периода.

В соответствии с правилом Хунда электроны располагаются на однотипных орбиталях одного энергетического уровня таким образом, чтобы суммарный спин был максимален. Следовательно, при заполнении энергетического подуровня каждый электрон прежде всего занимает отдельную ячейку, а только после этого начинается их спаривание. Например, у атома азота все p-электроны будут находиться в отдельных ячейках, а у кислорода начнётся их спаривание, которое полностью закончится у неона.

Изотопами называют атомы одного и того же элемента, содержащие в своих ядрах одинаковое число протонов, но различное число нейтронов.

Изотопы известны для всех элементов. Поэтому атомные массы элементов в периодической системе являются средним значением из массовых чисел природных смесей изотопов и отличаются от целочисленных значений. Таким образом, атомная масса природной смеси изотопов не может служить главной характеристикой атома, а следовательно, и элемента. Такой характеристикой атома является заряд ядра, определяющий число электронов в электронной оболочке атома и её строение.

Рассмотрим несколько типовых заданий по этому разделу.

Пример 1. Атом какого элемента имеет электронную конфигурацию 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹?

На внешнем энергетическом уровне у данного элемента находится один 4s-электрон. Следовательно, этот химический элемент находится в четвёртом периоде первой группе главной подгруппе. Этот элемент — калий.

К этому ответу можно прийти по-другому. Сложив общее количество всех электронов, получим 19. Общее число электронов равно порядковому номеру элемента. Под номером 19 в периодической системе находится калий.

Пример 2. Химическому элементу соответствует высший оксид RO₂. Электронной конфигурации внешнего энергетического уровня атома этого элемента соответствует электронная формула:

ns²np⁴
ns²np²
ns²np³
ns²np⁶

По формуле высшего оксида (смотрите на формулы высших оксидов в Периодической системе) устанавливаем, что этот химический элемент находится в четвёртой группе главной подгруппы. У этих элементов на внешнем энергетическом уровне находятся четыре электрона — два s и два p. Следовательно, правильный ответ 2.

Тренировочные задания

1. Общее число s-электронов в атоме кальция равно

1) 20
2) 40
3) 8
4) 6

2. Число спаренных p-электронов в атоме азота равно

1) 7
2) 14
3) 3
4) 4

3. Число неспаренных s-электронов в атоме азота равно

1) 7
2) 14
3) 3
4) 4

4. Число электронов на внешнем энергетическом уровне атома аргона равно

1) 18
2) 6
3) 4
4) 8

5. Число протонов, нейтронов и электронов в атоме ⁹₄Be равно

1) 9, 4, 5
2) 4, 5, 4
3) 4, 4, 5
4) 9, 5, 9

6. Распределение электронов по электронным слоям 2; 8; 4 — соответствует атому, расположенному в(во)

1) 3-м периоде, IА группе
2) 2-м периоде, IVА группе
3) 3-м периоде, IVА группе
4) 3-м периоде, VА группе

7. Химическому элементу, расположенному в 3-м периоде VA группе соответствует схема электронного строения атома

1) 2, 8, 6
2) 2, 6, 4
3) 2, 8, 5
4) 2, 8, 2

8. Химический элемент с электронной конфигурацией 1s²2s²2p⁴ образует летучее водородное соединение, формула которого

1) ЭН
2) ЭН₂
3) ЭН₃
4) ЭН₄

9. Число электронных слоёв в атоме химического элемента равно

1) его порядковому номеру
2) номеру группы
3) числу нейтронов в ядре
4) номеру периода

10. Число внешних электронов в атомах химических элементов главных подгрупп равно

1) порядковому номеру элемента
2) номеру группы
3) числу нейтронов в ядре
4) номеру периода

11. Два электрона находятся во внешнем электронном слое атомов каждого из химических элементов в ряду

1) He, Be, Ba
2) Mg, Si, O
3) C, Mg, Ca
4) Ba, Sr, B

12. Химический элемент, электронная формула которого 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹, образует оксид состава

1) Li₂O
2) MgO
3) K₂O
4) Na₂O

13. Число электронных слоев и число p-электронов в атоме серы равно

1) 2, 6
2) 3, 4
3) 3, 16
4) 3, 10

14. Электронная конфигурация ns²np⁴ соответствует атому

1) хлора
2) серы
3) магния
4) кремния

15. Валентные электроны атома натрия в основном состоянии находятся на энергетическом подуровне

1) 2s
2) 2p
3) 3s
4) 3p

16. Атомы азота и фосфора имеют

1) одинаковое число нейтронов
2) одинаковое число протонов
3) одинаковую конфигурацию внешнего электронного слоя
4) одинаковое число электронов

17. Одинаковое число валентных электронов имеют атомы кальция и

1) калия
2) алюминия
3) бериллия
4) бора

18. Атомы углерода и фтора имеют

1) одинаковое число нейтронов
2) одинаковое число протонов
3) одинаковое число электронных слоёв
4) одинаковое число электронов

19. У атома углерода в основном состоянии число неспаренных электронов равно

1) 1
3) 3
2) 2
4) 4

20. В атоме кислорода в основном состоянии число спаренных электронов равно

1) 2
3) 4
2) 8
4) 6

Ответы

Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке

Тест по теме «Строение атома»

Тема «Строение атома»

Часть А. Тестовые задания с выбором одного ответа

1 Электронная формула внешнего энергетического уровня атома серы

А) 3s²3p²В) 3s²3p⁴^{С) 3s¹3p⁴ D) 4s²4p⁴ E) 4s²4p⁴F)3s³3p⁴ G)4s²4p² H)3s²3p⁶}

2. Порядковый номер элемента в Периодической системе указывает на

A) заряд ядра атома

В) число электронов в наружном слое атома

С) число электронных слоев в атоме

D) значение электроотрицательности элемента

Е) число энергетических подуровней на электронном слое

F) значение атомной массы элемента

G) число нейтронов в атоме

H) максимальную валентность элемента в соединениях с кислородом

3. Ряд чисел 2,8,5 соответствует распределению электронов по энергетическим уровням атома

А) алюминия^{В) фосфора^{С) азота^{D) хлора Е) сера F) аргон G) кремний H) магний}}}

4. Электронная формула атома 1s²2s²2p⁶3s²3p². Химический знак и формула водородного соединения этого элемента

А) C и CH₄^{В) Si и SiH₄^{С) О и Н₂О^{D) Cl и HCl}}}

Е) S и H₂S F) P и PH₃ G) N и NH₃ H) F и HF

5. Пара элементов, имеющих сходное строение внешнего и предвнешнего энергетических уровней:

А) В и Si В) S и Se С) К и Са D) Na и K Е) Мn и Fe F) G) H)

6. Является s-элементом
А) барий В) марганец С) сера D) углерод Е) цинк F) кремний G) кислород H)азот

7. Элемент с электронной формулой 1s²2s²2p⁶3s²3p³ образует высший оксид, соответствующий формуле

А) Э₂О В) Э₂О₃ С) ЭО₂ D) ЭО Е) Э₂О₅F) ЭО₃ G) Э₂О₇ H) ЭО₄

8. Атом неона Ne, катион натрия Na⁺ и анион фтора F^—имеют одинаковое

A) число протонов B)число электронов C) значение максимальной валентности D) число нейтронов E) энергетических подуровней F) значение максимальной степени окисления

G) значение атомной массы H) значение электроотрицательности

9. Число протонов, нейтронов и электронов в атоме ⁴⁰Ar соответственно равно

A) 18, 22, 18 B) 40, 18, 40 C) 22, 18, 40 D) 18, 40, 18 E) 22, 40, 22 F) 18, 22, 40 G) 40, 22, 18 H) 22,18,18

10. Распределение электронов в атоме элемента четвертого периода IА группы соответствует ряду чисел

А) 2,8,8,2 В) 2,8,8,1 С) 2,8,18,2 D) 2,8,18,1 Е) 2,8,18,3 F) 2,8,18,3 G)2,8,18,1 H) 2,8,18,2

11. В четвертом электронном слое содержит пять электронов атом

А) V B) Р C) As D) Sn E) Zr F) Сu G) Sb H) N

12. Одинаковое число электронов и нейтронов в

A) атоме Ве B) ионе S^2- C) ионе F^— D) атоме Cr E) атоме S F) Ar G) Li H) Na

13 Атом кислорода и атом серы сходны по

A) числу электронов на внешнем слое B) значению максимальной степени окисления C) числу энергетических уровней D) числу нейтронов в ядре E) числу электронов в атоме F) заряду ядра

G) значению атомной массы H) значению электроотрицательности

14. В ядре атома элемента с электронной формулой 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² число протонов равно

A) 18 B) 10 C) 14 D) 12 E) 16 F) 24 G) 15 H)2

15. Атом металла, высший оксид которого Ме₂О₃, имеет электронную формулу внешнего энергетического уровня
A) ns²nр¹B) ns²nр²C) ns²np³^{D) ns²np E) ns²np F) ns¹np² G) ns⁰np¹ H) ns¹np²}

16. Ниже приведена томная модель атома химического элемента. Укажите данный элемент.

A) Mg B) Na C) Al D) Ar E) Cl F) P G) Si H) S

17. У атома серы число электронов на внешнем энергетическом уровне и заряд ядра равны соответственно
А) 4 и + 16 В) 6 и + 32 С) 4 и + 32 D) 6 и + 16 E) 4 и 16 F) 16 и +4 G) 3 и +32 H) 3 и +6

18. Одинаковое электронное строение имеют частицы
А) Na⁰ и Na⁺В) Na⁺ и F^—С) Na⁰ и K⁰ D) Cr²⁺ и Сr³⁺

E) Na⁰ и F^—F) Na⁰ и K⁺ G) K⁰и Cl⁰ H)^{K⁰и Cl^—}

19. Является p-Элементом является
А) натрий B) фосфор C) уран D) кальций E) калий F) литий G) рубидий H)цезий

20. Формула высшего оксида элемента, электронная формула которого 1s²2s²2p⁶3s²3p³

^{А) B₂O₃ В) N₂O₅C) P₂O₅ D) Al₂O₃ E) As₂O₅ F) SO₃ G) P₂O₃ H) SiO₃}

21. В пятом электронном слое содержит четыре электрона атом

А) V B) Sb C) As D) Sn E) Zr F) Si G) Pb H) Sr

Часть В. Задания с выбором нескольких правильных ответов.

Состав аниона серы

А) протонов 32 В) электронов 18 С) нейтронов 16 D) электронов 16 Е) электронов 32

F) протонов 16 G) электронов 14 H) протонов 18

2. Относятся к s- элементам

А) Zn В) Na С) Mg D) S Е) Li F) C G)Zn H) Cu

3. На внешнем энергетическом уровне пять электрон у

A) N B) Cl C) Si D) C E) Н F) Na G) P H) As

4. Атомы углерода и кремния различаются между собой

A) относятся к р-элементам

B) числом валентных электронов

C) относятся к неметаллам

D) числом вакантных орбиталей на внешнем энергетическом уровне

E) зарядом ядра

F) количеством электронов на последнем энергетическом уровне

G) значением максимальной валентности

H) числом энергетических уровней

5. Порядковый номер элемента в Периодической системе указывает на

A) заряд ядра атома

В) число электронов в наружном слое атома

С) число электронов в атоме

D) число нейтронов в атоме

Е) число энергетических подуровней на электронном слое

F) число протонов

G) максимальную валентность элемента в соединениях с кислородом

H) число электронных слоев в атоме
6. На последнем энергетическом уровне находится 8 электронов у

А) aтом аргона Ar B) атом кальция С) атом калия K D) анион хлора Сl^—

^{Е) атом калия К F)катион кальция Са²⁺ G) атом хлора H) анион фтора F^—}

7. Электронная формула 1s²2s²2р⁶ соответствует

А) атому неона B) аниону кислорода C) атому кислорода D) аниону фтора

E) атому фтора F) атом кислорода G) атому натрия H) аниону хлора

8. Атом данного металла имеет электронную формулу внешнего энергетического уровня ns²np¹
A) В B) O C) P ^{D) As E) Аl F) C G) Ga H)Si
9. В реакциях элемент отдает один электрон}

А) Li В) Zn С) Cl D) Rb Е) Na F) Аl G) Ca H) F

10. Двухэлектронную внешнюю оболочку имеет ион
А) S⁶⁺ В) S^2-С) Br⁵⁺D) S⁴⁺^{Е) С²⁺ F) Sn⁴⁺ G) С⁴⁺ H) Br^—}

11. Является p- элементом

А) S В) Na С) Ca D) P Е) O F) K G) Zn H) Li

12. В реакциях элемент принимает один электрон

А) Li В) Zn С) Cl D) Rb Е) Вr F) K G) Ca H) F

13. Атом элемента, максимальная степень окисления которого + 4, в основном состоянии может иметь электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня:

А) 3s²3p⁴ В) 2s²2p² С) 2s²2p⁴ D)3s²3p²^{Е) 2s²2p⁶F) 3s²3p⁴ G) 4s²4p² H) 2s²2p⁵}

14. Частицы в паре имеют одинаковую электронную структуру

А) F^—и Na⁺ В) F и Na⁺ С) Mg и Ca D) Mg²⁺и Si²⁺

Е) F^— и Na F) Mg^{и Si⁴⁺G) H) Mgи Si²⁺^{H) K и Cl^—}}

15. На s-подуровне находится 2 электрона (основное состояние) у

А) Са В) S С) Na D) Mg Е) Li F)К G) Rb H) H

16. Состав аниона фтора

А) протонов 19

В) электронов 10

С) нейтронов 10

D) электронов 16

Е) электронов 19

F) протонов 9

G) нейтронов 19

H) протонов 18

17. Относятся к d- элементам

А) Ag В) Zn С) K D) Cu Е) Na F) C G) S H) Cl

18. На внешнем энергетическом уровне 4 электрона у

A) N B) Cl C) Si D) C E) Н F) Na G) P H) Sn

19. Атомы азота и фосфора различаются между собой

A) значением максимальной валентности

B) числом валентных электронов

C) относятся к неметаллам

D) числом вакантных орбиталей на внешнем энергетическом уровне

E) зарядом ядра

F) количеством электронов на последнем энергетическом уровне

G) относятся к р-элементам

H) числом энергетических уровней

20. Порядковый номер элемента в Периодической системе указывает на:

A) число нейтронов в атоме

В) заряд ядра атома

С) число электронов в атоме

D) число протонов

Е) число энергетических подуровней на электронном слое

F) число электронов в наружном слое атома

G) число электронных слоев в атоме

H) максимальную валентность элемента в соединениях с кислородом
21 . Имеет 18 электронов

А) атом кальция B) атом фтора F ^{С) атом калия К D) анион хлора Сl^—}

^{Е) катион калия K⁺ F)катион кальция Са²⁺ G) атом хлора H) анион фтора F^—}

22. Электронная формула 1s²2s²2р⁶ 3 s²3р⁶ соответствует

А) атому аргона B) аниону кислорода C) атому кислорода D) катиону кальция

E) атому фтора F) катиону калия G) атому натрия H) атому хлора

23 . Атом данного металла имеет электронную формулу внешнего энергетического уровня ns²np³
A) В B) O C) P ^{D) As E) Аl F) N G) Ga H)Si
24. Данные элементы при взаимодействии отдают два электрона}

А) Li В) Zn С) Cl D) Rb Е) Mg F) K G) Ca H) F

25. Двухэлектронную внешнюю оболочку имеет ион
А) S⁶⁺В) Br⁵⁺ С) S^2-D) S⁴⁺^{Е) С⁴⁺ F) Sn⁴⁺G) С²⁺ H) Br^—}

26. Данные химические элементы относятся к s — элементам

А) S В) Р С) Ca D) Аl Е) O F) K G) C H) Li

27. Данные элементы при взаимодействии принимают один электрон

А) Li В) Zn С) Cl D) Rb Е) Вr F) K G) Ca H) F

28. Атом элемента, максимальная степень окисления которого + 4, в основном состоянии может иметь электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня:

А) 3s²3p⁴ В) 2s²2p² С) 2s²2p⁴ D)3s²3p²^{Е) 2s²2p⁶F) 3s²3p⁴ G) 4s²4p² H) 2s²2p⁵}

29. Частицы в паре имеют одинаковую электронную структуру

А) F^—и Na⁺ В) F и Na⁺ С) Mg и Ca D) Mg²⁺и Si²⁺

Е) F^— и Na F) Mg^{и Si⁴⁺G) Mgи Si²⁺^{H) K и Cl^—}}

30. На s-подуровне находится 1 электрона (основное состояние)

А) Са В) S С) Na D) Mg Е) Li F) Ва G) Rb H) H

Часть С. Тестовые задания на соотнесение.

Установите соответствие элементом и его электронной формулой
Элемент
Электронная формула
Берилий
Натрий
Хлор
А) 1s²2s²2p³
В) 1s²2s²
С) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
D) 1s²2s¹
E) 1s²2s²2p⁶3s¹
F) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶
Установите соответствие между энергетическим подуровнем и числом орбиталей на нем:
Энергетический подуровень
Число орбиталей
1) s -подуровень
2) p-подуровень
3) d -подуровень
А) 2
В) 7
С) 1
D) 3
E) 5
F) 4

Установите соответствие между ионом и его электронной формулой:

Ион

Электронная формула

1) Ca²⁺

2) O^2-

3) Rb⁺

А) 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶4s²3d¹⁰4 р⁶5s¹

В) 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶4s²

С) 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶

D) 1s²2s²2р⁶

E) 1s²2s²2р⁴

F) 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶4s²3d¹⁰4 р⁶

Установите соответствие между атомом элемента и количеством электронов, которые он отдает или принимает для завершения внешней электронной оболочки:

Атом элемента

Количество электронов

натрий
кислород
алюминий

А) отдает 1 электрон

В) отдает 2 электронa
С) отдает 3 электронa

D) принимает 1 электрон

E) принимает 2 электронa

F) принимает 3 электронa

Установите соответствие элементом и его электронной формулой

Элемент

Электронная формула

Алюминий
Калий

3) Сера

А) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

В) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

С) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

D) 1s²2s²2p⁶3s²3p³

E) 1s²2s²2p⁶3s²3p¹
F) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

Установите соответствие между энергетическим подуровнем и числом орбиталей на нем:
Энергетический подуровень
Число орбиталей
1) s -подуровень
2) p-подуровень
3) d -подуровень
А) 1
В) 2
С) 3
D) 5
E) 7
F) 14
Установите соответствие между ионом и его электронной формулой

Ион

Электронная формула

1) Cl^—

2) F^—

3) C⁺²

А) 1s²2s²2р²
В)

С) 1s²2s²2р⁶3s²3р⁶

D) 1s²2s²2р⁶3s²3р⁵

E) 1s²2s²
F) 1s²2s²2р⁶

8. Установите соответствие между атомом элемента и количеством электронов, которые он отдает

или принимает для завершения внешней электронной оболочки:

Атом элемента

Количество электронов

калий
хлор
кислород

А) отдает 1 электрон

В) принимает 1 электрона

С) отдает 2 электронa

D) принимает 2 электронa

E) отдает 3 электронa

F) принимает 3 электронa

КЛЮЧ

Часть А. Тестовые задания с выбором одного ответа
1	B
2	A
3	B
4	B
5	D
6	A
7	E
8	B
9	A
10	B
11	C
12	E
13	А
14	С
15	С
16	C
17	D
18	B
19	B
20	C
21	D
Часть В. Задания с выбором нескольких правильных ответов.
1	B C F
2	B C E
3	A H G
4	D E H
5	A C F
6	A D F
7	A B D
8	A E G
9	A D E
10	C D E
11	A D E
12	C E H
13	B D G
14	A G H
15	A B D
16	B C F
17	A B D
18	C D H
19	D E H
20	B C D
21	D E F
22	A D F
23	C D F
24	B E G
25	B D G
26	C F H
27	C E H
28	B D G
29	A G H
30	C E H
Часть С. Тестовые задания на соотнесение.
1	1-B 2- Е, 3- С
2	C 2-D 3-E
3	1- C 2- D 3- F
4	1- A 2- E 3-C
5	1-E 2-A 3-C
6	1-A 2-C 3-D
7	1-C 2-F 3-E
8	A 2-B 3-D

Электронная конфигурация атома — Электронный учебник K-tree

Электронная конфигурация атома — это формула, показывающая расположение электронов в атоме по уровням и
подуровням. После изучения статьи Вы узнаете, где и как располагаются электроны, познакомитесь с квантовыми числами и
сможете построить электронную конфигурацию атома по его номеру, в конце статьи приведена таблица элементов.

Для чего изучать электронную конфигурацию элементов?

Атомы как конструктор: есть определённое количество деталей, они отличаются друг от друга, но две детали
одного типа абсолютно одинаковы. Но этот конструктор куда интереснее, чем пластмассовый и вот почему.
Конфигурация меняется в зависимости от того, кто есть рядом. Например, кислород рядом с водородом может
превратиться в воду, рядом с натрием в газ, а находясь рядом с железом вовсе превращает его в ржавчину.
Что бы ответить на вопрос почему так происходит и предугадать поведение атома рядом с другим необходимо
изучить электронную конфигурацию, о чём и пойдёт речь ниже.

Сколько электронов в атоме?

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов, ядро состоит из протонов и нейтронов. В нейтральном
состоянии у каждого атома количество электронов равно количеству протонов в его ядре. Количество
протонов обозначили порядковым номером элемента, например, сера, имеет 16 протонов — 16й элемент периодической
системы. Золото имеет 79 протонов — 79й элемент таблицы Менделеева. Соответственно, в сере в нейтральном
состоянии 16 электронов, а в золоте 79 электронов.

Где искать электрон?

Наблюдая поведение электрона были выведены определённые закономерности, они описываются
квантовыми числами, всего их четыре:

Главное квантовое число
Орбитальное квантовое число
Магнитное квантовое число
Спиновое квантовое число

Орбиталь

Далее, вместо слова орбита, мы будем использовать термин «орбиталь», орбиталь — это волновая функция электрона,
грубо — это область, в которой электрон проводит 90% времени.

N — уровень
L — оболочка
M_l — номер орбитали
M_s — первый или второй электрон на орбитали

Орбитальное квантовое число l

В результате исследования электронного облака, обнаружили, что в зависимости от уровня энергии,
облако принимает четыре основных формы: шар, гантели и другие две, более сложные.
В порядке возрастания энергии, эти формы называются s-,p-,d- и f-оболочкой.
На каждой из таких оболочек может располагаться 1 (на s), 3 (на p), 5 (на d) и 7 (на f)
орбиталей. Орбитальное квантовое число — это оболочка, на которой находятся
орбитали. Орбитальное квантовое число для s,p,d и f-орбиталей соответственно
принимает значения 0,1,2 или 3.

На s-оболочке одна орбиталь (L=0) — два электрона
На p-оболочке три орбитали (L=1) — шесть электронов
На d-оболочке пять орбиталей (L=2) — десять электронов
На f-оболочке семь орбиталей (L=3) — четырнадцать электронов

Магнитное квантовое число m_l

На p-оболочке находится три орбитали, они обозначаются цифрами
от -L, до +L, то есть, для p-оболочки (L=1) существуют орбитали «-1», «0» и «1».
Магнитное квантовое число обозначается буквой m_l.

Внутри оболочки электронам легче
располагаться на разных орбиталях, поэтому первые электроны заполняют по одному на каждую
орбиталь, а затем уже к каждому присоединяется его пара.

Рассмотрим d-оболочку:
d-оболочке соответствует значение L=2, то есть пять орбиталей (-2,-1,0,1 и 2), первые пять
электронов заполняют оболочку принимая значения M_l=-2,M_l=-1,M_l=0,
M_l=1,M_l=2.

Спиновое квантовое число m_s

Спин — это направление вращения электрона вокруг своей оси, направлений два, поэтому спиновое квантовое число
имеет два значения: +1/2 и -1/2. На одном энергетическом подуровне могут находиться два электрона только с
противоположными спинами. Спиновое квантовое число обозначается m_s

Главное квантовое число n

Главное квантовое число — это уровень энергии, на данный момент известны семь энергетических уровней,
каждый обозначается арабской цифрой: 1,2,3,…7. Количество оболочек на каждом уровне равно номеру уровня:
на первом уровне одна оболочка, на втором две и т.д.

Номер электрона

Итак, любой электрон можно описать четырьмя квантовыми числами, комбинация из этих чисел уникальна для каждой
позиции электрона, возьмём первый электрон, самый низкий энергетический уровень это N=1, на первом уровне
распологается одна оболочка, первая оболочка на любом уровне имеет форму шара (s-оболочка), т.е. L=0,
магнитное квантовое число может принять только одно значение, M_l=0 и спин будет равен +1/2.
Если мы возьмём пятый электрон (в каком бы атоме он не был), то главные квантовые числа для него будут:
N=2, L=1, M=-1, спин 1/2.

Энергетические уровни с подуровнями для наглядности изображены ниже, сверху вниз расположены уровни
и цветом разделены подуровни:

Здесь, сверху-вниз показаны энергетические уровни (1-7), слева-направо разделены по группам электронные
подуровни (s,p,d,f), в каждой ячейке располагаются по два электрона в противоположных направлениях. Общий
принцип распределения электронов такой, что энергетические подуровни заполняются в порядке суммы главного
и орбитального квантовых чисел, то есть: 1S, 2S, 2P, 3S, 3P, 4S, 3D и так далее, если сумма одинакова, то
сначала заполняется уровень с меньшим главным квантовым числом N.

У некоторых элементов имеются отклонения в формировании электронной конфигурации, а именно у
₂₄Cr,
₂₉Cu,
₄₁Nb,
₄₂Mo,
₄₄Ru,
₄₅Rh,
₄₆Pd,
₄₇Ag,
₇₈Pt,
₇₉Au

You need to enable JavaScript to run this app.

Проверьте себя, составьте электронную конфигурацию для элементов #8, #9 и #16, затем проверьте себя по таблице ниже.

№	Элемент	Название	Электронная конфигурация	Энергетических уровней
1

Контрольные вопросы (I.2)

1. В теорию химического строения органических веществ в ХIХв. не входило положение . . .
Ответ: о валентном состоянии углерода
Ответ: о зависимости свойств веществ от качественного и количественного состава
Ответ: об оптической изомерии
Ответ: о зависимости свойств веществ от порядка соединения атомов в молекуле

2. Свойства каждого атома в молекуле органического вещества зависят
Ответ: только от его природы
Ответ: от его природы и его окружения
Ответ: только от его ковалентности
Ответ: от его валентности и атомной массы

3. Какое положение теории А.М. Бутлерова объясняет различие в реакциях соединений одинакового состава (например, C₂H₆O)?

2CH₃CH₂OH + 2Na 2CH₃CH₂ONa⁺ + H₂
CH₃OCH₃ + Na ✘ реакция не идет

Ответ: Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентности.
Ответ: Химическое строение можно устанавливать химическими методами.
Ответ: По свойствам данного вещества можно определить строение его молекул, а по строению молекул предсказать свойства.
Ответ: Атомы и группы атомов в молекуле оказывают друг на друга взаимное влияние.

4. Изомерами называются
Ответ: вещества, имеющие сходное строение и сходные химические свойства, но разный количественный состав.
Ответ: вещества, имеющие одинаковый качественный состав, но различные свойства.
Ответ: вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение молекул.
Ответ: вещества, молекулы которых содержат одинаковое количество атомов углерода, но разное количество атомов других элементов.

5. Какие из данных соединений являются изомерами?

Ответ: А и Б; В и Г
Ответ: В и Е
Ответ: А, Б и Е
Ответ: А и Б; В и Е

6. Что такое атомная орбиталь?
Ответ: Траектория, по которой движется электрон в поле ядра атома.
Ответ: Часть пространства, в котором вероятность нахождения электрона минимальна.
Ответ: Область наиболее вероятного пребывания электрона в поле ядер атомов, составляющих молекулу.
Ответ: Область наиболее вероятного пребывания электрона в электрическом поле ядра атома.

7. Укажите типы орбиталей А и Г:

Ответ: А p;    Г s
Ответ: А d_xy; Г p
Ответ: А p_z;   Г p_x
Ответ: А p_y;   Г 1s
Ответ: А p_z;   Г 2s

8. Неправильное заполнение атомных орбиталей электронами выражено схемой . . .

Ответ: Г
Ответ: Б
Ответ: В, Г
Ответ: А, Г
Ответ: А, В, Г

Электронное строение и элементарные частицы — КиберПедия

Резонансы отличаются от других групп элементарных частиц тем, что имеют…

а) бесконечно большое время жизни б) очень малое время жизни в) нулевой электрический заряд г) нулевую массу

Большинство природных химических элементов представляют собой смесь …

а) атомных ядер б) изотопов в) протонов и электронов г) элементарных частиц

Элементарные частицы классифицируют по …

а) форме б) характеру движения в) участию во взаимодействиях г) времени жизни

Бета-излучение представляет собой …

тепловое излучение

поток ядер атомов гелия, испускаемых атомными ядрами при радиоактивном распаде

электромагнитное излучение

поток электронов или позитронов, испускаемых атомными ядрами при радиоактивном распаде

Изотопы кислорода-16 и кислорода-18 отличаются:

а) массовым числом б) числом протонов в ядре атома в) числом нейтронов в ядре атома г) зарядом ядра атома

Укажите стабильные элементарные частицы (1 ответ):

протон, электрон, их античастицы и свободный нейтрон

фотон, бозон, глюон

позитрон, бета-частицы, фермионы

Фотон – элементарная частица, являющаяся квантом…

поля сильного взаимодействия поля слабого взаимодействия

электромагнитного поля гравитационного поля

Элементарные частицы, обладающие полуцелым спином, называются…

бозоны виртуальные частицы

нейтроны фермионы

Закон радиоактивного распада для заданного количества конкретного радиоактивного вещества позволяет рассчитать …

количество ядер радиоактивного вещества, распавшихся за 1 сек

число ядер, распавшихся за время, равное периоду полураспада

число электронов, оставшихся в атомах после периода полураспада

момент начала распада конкретного ядра

Если в данном квантовом состоянии физическая величина Х не имеет определенного решения, это означает, что:

невозможно точно предсказать результат измерения Х,

можно предсказать лишь вероятность того или иного результата измерения Х,

можно точно предсказать результат измерения Х,

невозможно предсказать вероятность того или иного результата измерения Х.

Укажите стабильные элементарные частицы:

протон, электрон, их античастицы и свободный нейтрон,

фотон, нейтрон, нуклон, электрон,

фотон, глюон, промежуточный векторный бозон, гравитон,

фотон, глюон, бозон, гравитон.

Укажите правильную последовательность (от меньшего к большему) в структурной иерархии микромира:

Элементарные частицы-1, ядра атомов -2, атомы-3, молекулы -4.

Укажите основные характеристики элементарных частиц:

Масса, заряд, спин, время жизни, внутренние квантовые числа,

Масса, заряд, время жизни, поляризуемость,

Заряд, спин, квантовые числа, возбудимость,

Квантовые числа, массовые числа, заряд, способность переходить в возбужденное состояние.

При отнесении элементарной частицы к тому или иному классу в первую очередь принимают во внимание ее:

спиновое квантовое число, главное квантовое число,

магнитное квантовое число, побочное квантовое число

Изотопы:

Частицы с одинаковым зарядом, но разными массовыми числами,

Частицы с одинаковыми массовыми числами и с одинаковым зарядом,

Частицы с одинаковыми массовыми числами, но с разным зарядом,

Частицы с разным зарядом и разными массовыми числами.

Теория горячей Вселенной и Большого взрыва была подтверждена предсказанным теорией:

фоновым реликтовым излучением,

постоянством скорости света в вакууме,

наличием радиоактивных элементов,

отклонением электромагнитного излучения, проходящего в поле тяготения Солнца.

Разделение света и вещества, взаимосвязь звезд и галактик в процессах эволюции связано с:

нарушением симметрии, наличием симметрии,

наличием асимметрии, наличием элементарных частиц с корпускулярно-волновой природой.

Из преобразований Галилея следует, что при переходе от одной инерциальной системы к другой неизменными остаются:

1) масса, 2) время, 3) заряд, 4) скорость

Частицы, существование которых подтверждено экспериментально – это:

фотоны, глюоны, мезоны, формионы, глюоны, бозоны,

электроны, гравитоны, глюоны, нейтроны, промежуточные векторные бозоны, фермионы.

Выберите верные суждении о сильном ядерном взаимодействии:

сильное ядерное взаимодействие превосходит силы электротталкивания протонов…,

переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны,

переносчиком являются нейтроны,

сильное взаимодействие не отвечает за устойчивость атомных ядер.

Выберите неверное суждение о сильном ядерном взаимодействии:

сильное ядерное взаимодействие превосходит силы электротталкивания протонов…

переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны

переносчиком являются фермионы

сильное взаимодействие отвечает за устойчивость атомных ядер

Проводниками гравитационного взаимодействия являются:

только частицы, ядра и электроны,

только ядра, элементарные и виртуальные частицы.

Согласно современной точке зрения систематизация элементов по подгруппам периодической системы связана:

а) С одинаковым электронным строением валентных уровней, б) С одинаковыми значениями главного и побочного квантовых чисел, в) С одинаковым набором трех квантовых чисел, г) С одинаковым электронным строением всех уровней.

Атом – это квантово-механическая система, образованная в результате:

а) электромагнитного взаимодействия электронов и ядер, б) статического взаимодействия элементарных частиц,

в) теплового взаимодействия элементарных частиц, г) сильного взаимодействия электронов и ядер.

Большинство природных химических элементов представляют собой смесь …

а) атомных ядер, б) изотопов, в) протонов и электронов, г) элементарных частиц.

Резонансы отличаются от других групп элементарных частиц тем, что имеют…

а) бесконечно большое время жизни, б) очень малое время жизни, в) нулевой электрический заряд, г) нулевую массу.

Фотон – элементарная частица, являющаяся квантом:

а) поля сильного взаимодействия, б) поля слабого взаимодействия, в) электромагнитного поля, г) гравитационного поля.

Элементарные частицы, обладающие полуцелым спином, называются…

а) бозоны б) виртуальные частицы в) нейтроны г) фермионы

Изотопы кислорода-16 и кислорода-18 отличаются (2 ответа):

а) массовым числом, б) числом протонов в ядре атома, в) числом нейтронов в ядре атома, г) зарядом ядра атома.

Суть гипотезы Луи де Бройля состоит в том, что (2 ответа)

а) корпускулярно-волновой дуализм присущ только световым явлениям

б) любые частицы вещественной материи наряду с корпускулярными обладают также и волновыми свойствами

в) квантовый объект – это или частица, или волна

г) корпускулярно-волновой дуализм носит универсальный характер

При отнесении элементарной частицы к тому или иному классу в первую очередь принимают во внимание ее:

а) спиновое квантовое число, б) характер движения,

в) время жизни, г) массовые числа.

Укажите основные характеристики элементарных частиц:

а) Масса, заряд, спин, время жизни, б) Масса, заряд, спин, время жизни, внутренние квантовые числа,

в) Масса, заряд, спин, внутренние квантовые числа, г) Масса, спин, количество нейтронов и фотонов.

Изотопы – это:

ФИЗИКА ЧАСТИЦ — Тематические тексты

Главная
→
ФИЗИКА ЧАСТИЦ — Тематические тексты

Текст 1

Все состоит из крошечных атомов, которые состоят из еще более мелких частиц. Физика элементарных частиц — это изучение этих более мелких частиц, которые образуют самые основные строительные блоки всей материи во Вселенной. Изучение частиц позволяет ученым больше узнать о Вселенной и природе всей материи. Ученые в целом согласны с тем, что Вселенная началась с огромного взрыва в космосе, который они называют «большим взрывом».

Текст 2

Материя — это все, что занимает пространство, включая все на Земле и во всей Вселенной. Капли воды и пылинки — это разновидности материи, а также растения, животные и даже планеты. Всякая материя имеет массу, которая является мерой частиц (атомов и молекул), из которых состоит. Частицы могут группироваться множеством разных способов, изменяя структуру материи. Вот почему существует так много разных видов материи. Все виды можно разделить на твердые, жидкие или газообразные.

Текст 3

Многие вещества могут существовать более чем в одном состоянии — в твердом, жидком или газообразном состоянии. В каком состоянии они находятся, зависит от их температуры и давления. При определенных температурах, при нормальном атмосферном давлении некоторые вещества меняют состояние. Жидкости, например, и газы могут конденсироваться в жидкости. Элементы изменяют свое состояние при нормальном давлении при определенных температурах, известных как точки плавления (или замерзания) и кипения (или конденсации).

Текст 4

Все вещества состоят из крошечных частиц, называемых атомами; они являются строительными блоками всего на Земле.Атомы настолько малы, что в булавочной головке их около 60 миллиардов. Древние греки впервые предположили, что материя может состоять из мелких частиц. Атомы содержат еще более мелкие частицы, называемые протонами, нейтронами и электронами.

Текст 5

Элемент — это вещество, которое содержит только один вид атомов. Атомы нельзя расщепить химическими средствами, поэтому невозможно разбить элемент на более простые вещества химическими изменениями. На данный момент открыто 109 элементов; 92 являются естественными, остальные 17 являются искусственными элементами, которые могут быть изготовлены только в лаборатории.Есть два основных вида элементов — металлы и неметаллы. Некоторые элементы химически соединяются с другими элементами с образованием веществ, называемых соединениями.

Текст 6

Соединение — это вещество, в котором атомы двух или более элементов соединены химическими связями. Из-за этих связей очень сложно разделить соединение на отдельные элементы. Тип и количество образующихся связей зависят от электронов (частиц с отрицательным электрическим зарядом) в каждом атоме.Свойства соединения могут сильно отличаться от свойств содержащихся в нем элементов. Например, соль, которую мы используем в нашей пище, безвредна, но состоит из двух опасных элементов: натрия, который бурно реагирует с воздухом; и хлор, который в больших количествах ядовит.

Текст 7

Молекула — это группа атомов, соединенных химическими связями. Молекулы элемента идентичны и содержат атомы только одного типа. Кислородный газ, например, имеет молекулы, состоящие из двух атомов кислорода.Молекулы соединения также идентичны, но в этом случае каждая молекула содержит атомы более чем одного типа. В воде, например, каждая молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Все газы, большинство жидкостей и многие неметаллические твердые тела состоят из молекул.

Объяснение предметной частицы (が)

И последнее, но не менее важное — это предметная частица が.Это единственная частица, которой многие изучающие японский язык хотят, чтобы не существовало: ее использование от тематической частицы は несколько отличается и является причиной многих головных болей. Отчасти путаница может быть связана с тем, что в английском языке нет ни темы, ни предметной конструкции. «Тема» для нас — это не то, что мы можем определить грамматически — это просто то, о чем идет разговор. Это не относится к японскому языку — как мы видели, тема предложения грамматически определяется by.

Частица

referred часто упоминается в учебниках как предметная частица, но может быть более уместно назвать ее связывающей частицей , поскольку это раскрывает ее единственную ключевую грамматическую силу: способность исключительно связывать существительное со следующим прилагательным или глагол

Давайте взглянем на простой пример предложения.

沙織さおりは妹いもうとがやさしいです。

Что касается Саори, то ее младшая сестра добрая.

Здесь речь идет о Саори, а о ее младшей сестре. Частица が напрямую и исключительно связывает слово «младшая сестра» с прилагательным «добрая». Поступая так, нет никаких сомнений в том, что доброй является младшая сестра (мы ничего не можем сделать о природе Саори).Эта связь станет более ясной в следующем диалоге.

祐介	好すきな食たべ物ものは何なんですか？
Юсуке	Какая еда тебе нравится?
Стакан	カレーです。
Акико	Карри.
祐介	本当ほんとうに？私わたしは天てんぷらが好すきで一郎 49 900
Юсуке	В самом деле? Мне нравится темпура.Что насчет тебя, Ичиро?
一郎	私わたしは寿司すしです。
Ичиро	Как по мне, суши.

Этот диалог работает, потому что в последнем предложении Ичиро использовал тематическую частицу は. Если бы он вместо этого сказал…

私わたしが寿司すしです。

… это означало бы «Я суши», потому что が установило бы прямую связь между местоимением и суши.Использование は позволяет нам сделать вывод, что полное предложение на самом деле:

私わたしは寿司すしが好すきです。

Лично я люблю суши.

Это критическое различие между が и は и причина того, что は часто преподают буквально переводить как «Что касается…»

Поначалу все это может немного сбивать с толку. По правде говоря, это непростая тема, и даже продвинутые ученики не застрахованы от ошибок.Но способность связывать существительные с глаголами и прилагательными становится чрезвычайно важной, когда мы начинаем создавать более сложные структуры предложений со встроенными предложениями, потому что частица が дает понять, кто какое действие выполняет.

Выше я сказал, что частица が исключительно связывает существительное с глаголом или прилагательным. Это требует немного большего объяснения, которое лучше всего сделать, сравнивая с частицей. Возьмем следующие два простых утверждения.

ロスはパーティーに来きました。

Росс пришел на вечеринку.

ロスがパーティーに来きました。

Росс пришел на вечеринку.

По-английски они переводятся как одно и то же, но по-японски нюансы немного другие. Частица темы は используется для противопоставления двух утверждений или ситуаций, тогда как частица が делает только фактическое заявление, в данном случае факт, что Росс пришел на вечеринку. Другими словами, более полный перевод предложения с は может быть таким:

ロスはパーティーに来きました。

Не знаю, как другие люди, но, что касается Росс, он пришел на вечеринку.

В то время как предложение с подлежащей частицей может быть переведено только как «Росс пришел на вечеринку», оно не распознает контекст ситуации и не связывает кого-либо косвенно с глаголом «идти».

ロスがパーティーに来きました。

Росс пришел на вечеринку.

Если организаторы мероприятия ждут, нервно удивляясь, почему никто не появился, и некоторые спрашивают: «А как же Росс?» ответ с использованием тематической частицы был бы более естественным.

Заложив основы, давайте посмотрим на грамматическое употребление が.

Непереходные глаголы
Особые глаголы
Встроенные статьи
Новые предложения тем и вопросов

Если вы не знакомы с концепцией переходных и непереходных глаголов, ниже приводится базовое объяснение. В английском языке есть переходные и непереходные глаголы. Переходные глаголы — это те, которые могут принимать прямой объект; непереходными являются те, которые не могут.То же самое и в японском.

Джеймс разбил стекло.

Предложение «Джеймс сломал» не имеет значения в английском языке — ему нужен прямой объект (что он сломал?). Следовательно, глагол ломать является переходным глаголом.

Поезд прибыл.

У глагола «прибыть» нет прямого объекта, но смысл ясен. Следовательно, «прибыть» — непереходный глагол. В английском языке некоторые глаголы могут быть переходными или непереходными в зависимости от контекста.

Брайан передвинул стул.

Брайан переехал в Шотландию.

Глагол «двигаться» в первом переходный (он передвинул стул) и непереходный во втором.

В японском языке глагол бывает переходным или непереходным в зависимости от того, может ли он принимать частицу объекта を (это не жесткое правило, как я покажу вам ниже, но в большинстве случаев оно работает довольно хорошо). В японском языке это различие особенно важно, потому что форма — и, следовательно, спряжение — глагола изменяется в зависимости от того, переходный это глагол или непереходный.Возьмите глагол «просыпаться». В английском это может быть как переходным, так и непереходным, и форма глагола не меняется:

Я проснусь в 8 часов.

Я разбужу Саори в 8 часов.

В японском языке форма глагола меняется: переходный — おこす, непереходный — きる.

時はちに起おきます。

Проснусь в 8 часов.

八時はちに沙織さおりを起おこします。

Я разбужу Саори в 8 часов.

Это немного неудобно, потому что для многих глаголов это означает, что вы должны выучить две формы — переходную и непереходную. Однако вы заметите закономерности в том, как глаголы меняются между переходными и непереходными формами, а это означает, что если вы знаете одну форму, вы можете выработать другую.Например, непереходные глаголы, оканчивающиеся на 〜まる, могут быть изменены на 〜める для создания переходных и наоборот. С грамматической точки зрения важно помнить следующее: когда глагол непереходный, нам нужно использовать が вместо を.

火ひを消けします。

Для тушения пожара.

火ひが消きえます。

Огонь гаснет.

人ひとを集あつめます。

Для сбора людей.

人が集あつまります。

Народ собирается.

Как уже упоминалось выше, то, что глагол принимает を, не всегда означает, что он переходный. Есть исключения, поскольку を также может использоваться для обозначения отправной точки для непереходных глаголов.

電車でんしゃを降おります。

Сойти с поезда.

大学だいがくを卒業そつぎょうします。

Закончить университет.

部屋へやを出でます。

Выйти из комнаты.

Во всех приведенных выше предложениях тема (вы) является объектом действия. Вы не выполняете действие над объектом. Следовательно, эти глаголы непереходны, несмотря на то, что могут принимать take.

Глаголы «понимать» (わかる) и «существовать» (ある и いる) являются особыми глаголами, потому что они принимают が в качестве частицы объекта вместо を.

意味いみがわかりません。

Я не понимаю значения

先生せんせいの説明せつめいがわかりました。

Я понял объяснение учителя.

私わたしは熱ねつがあります。

У меня температура.

和田わださんはお金かねがたくさんます。

У Вада-сан много денег.

鈴木すずきさんはハンな彼氏かれしがいます。

У Сузуки-сан красивый парень.

Между прочим, глагол «существовать» также может быть непереходным (т. Е. Не требует прямого объекта).

私わたしはここにいます。

Я здесь.

Причина, по которой が незаменима в японской грамматике, заключается в том, что она отмечает, кто выполняет действие в подпункте. Например, мы можем сказать: «Я ходил в ресторан», но пока не можем сказать «Я ходил в ресторан , который порекомендовала Танака-сан » или «Я смотрела фильм , который ей нравится ».Таким же образом мы можем поместить прилагательное перед существительным, чтобы сформировать предложения вроде «быстрый поезд», мы можем переместить глагол, чтобы изменить существительное. Когда мы это делаем, мы можем использовать только стандартную форму глагола .

手紙てがみを送おくります。

Отправлю письмо

送おくる手紙てがみ。

Письмо пришлю.

Давайте попробуем составить более сложное предложение, исходя из основ.

れは手紙てがみです。

Это письмо.

А теперь давайте добавим некоторые детали — кто написал письмо?

これは書かいた手紙てがみです。

Это письмо, которое я написал.

Другими словами, буква («это») является темой предложения, и предполагается, что говорящий написал ее, потому что у нас недостаточно информации, чтобы знать иначе.

Мы, конечно, понимаем структуру следующего основного предложения:

先生せんせいは手紙てがみを書かきました。

Учитель написал письмо.

Но мы не можем просто поставить глагол перед существительным и добавить вспомогательный глагол, потому что темой все равно будет «учитель», а предложение не будет иметь значения.

先生せんせいは書かい手紙てがみです。 (✘)

Учитель письмо (он? Кто-то?) Написал [чушь].

Темой предложения должно быть «это», но в равной степени у нас не может быть двух тем в нашем предложении.

これは先生せんせいは書かいた手紙てがみです。 (✘)

Здесь мы используем が, чтобы указать, что «учитель» — это тот, кто выполнил действие по написанию буквы (напрямую связывая «учитель» с глаголом «писать»).

これは先生せんせいが書かいた手紙てがみです。

Это письмо, которое он написал.

Мы не ограничиваемся предложениями, заканчивающимися вспомогательным глаголом.

私わたしは手紙てがみを読よみました。

Прочитал письмо.

私わたしは娘むすが送おくった手紙てみを読読

Я прочитал письмо, которое прислала моя дочь.

С помощью становится ясно, кто читает, а кто пишет. Вы можете видеть, что тематическая частица на самом деле может связывать тему только с последним глаголом в предложении — все остальное просто выводится при отсутствии информации.

Обратите внимание, что общая структура предложения тема-подробности-глагол все еще сохраняется.

【ТЕМА】は【ДЕТАЛИ】【ГЛАГОЛ】

Еще несколько примеров предложений с использованием.

それは私わたしが昨日きのう見みたテレビの番組ばんぐみです。。

Это телевизионная программа, которую я видел вчера.

В приведенном выше предложении целевая частица に опущена после 昨日, потому что для относительных дат (например, вчера, сегодня, в прошлом году, следующем году и т. Д.) Это более естественно.

私わたしは母かあさ作つくっお菓子かを食

Я ел сладости, которые готовила мама.

彼女かのじは田中たなかさんが好すきな曲くを 54 900

Она спела песню, которая нравится Танаке-сан.

Частица темы, как указывалось ранее, предполагает, что тема обычно понимается как говорящим, так и слушателем. В случае, если будет представлена новая тема, нам нужно использовать предметную частицу.

昔々むかしし、熊くがいました。熊くまはと大お 54

Давным-давно был медведь. Медведь был очень большим.

В первом предложении говорится о существовании медведя. Во втором предложении и говорящий, и слушающий теперь знакомы с медведем, поэтому используется は. Если бы мы использовали は в первом предложении, слушатель подумал бы: «Что за медведь?». То же самое и в английском языке (действительно, мы используем «a» в первом предложении и «the» во втором), поэтому следует провести параллель между неопределенным и определенным артиклями в английском языке.

猫ねこが机つくえの上うえにいます。

На столе стоит кот .

猫ねこは机つくえの上うえにいます。

Кот стоит на столе.

Использование が с вопросительными словами связано с этой концепцией новых тем, потому что, когда мы спрашиваем «кто» или «что», эта тема по определению неизвестна ни говорящему, ни слушателю (иначе мы бы не узнали задаю вопрос!). Когда я ввел вопросительную частицу か и некоторые основные вопросительные слова, я сознательно построил вопросы таким образом, чтобы не использовать предметную частицу.Взгляните на следующие два предложения.

先生せんせいは誰だれですか？

Что касается учителя, кто это?

Вышеуказанная структура вопроса нам известна. Но что, если мы перевернем слова «учитель» и «кто»?

誰だれは先生せんせいですか？

А кто они учитель?

Это больше не имеет смысла, поскольку «кто» — который теперь является темой предложения — не является человеком и, следовательно, не может быть учителем.Возьмем другой пример (скажем, в ресторане).

何なにはいいですか？

«Что» хорошо? [Что касается «что», это хорошо?]

Очевидно, это не то значение, которое было задумано — «что» не то, что вы найдете в меню. Тема здесь не является чем-то определенным или фиксированным. Но как насчет того, чтобы вместо этого использовать предметную частицу?

何なにがいいですか？

Что хорошего?

Это правильно, потому что «what» напрямую связано с прилагательным, освобождая は для использования с чем-то, что придает смысл предложению.Наша новая тема будет очевидна из контекста (например, вы просто сели за столик в ресторане и просмотрели меню). По сути, «полное» предложение будет таким:

のおせは何なにがいいですか？

Что же до этого ресторана?

Это не отличается от английского. Если кто-то подошел к вам на улице и спросил: «Что хорошего?» вы бы не представляли, о чем они говорят.Но если бы тот же человек наклонился напротив соседнего столика в ресторане и задал тот же вопрос, не было бы путаницы.

Возвращаясь к примеру с учителем, мы можем заставить наше предложение работать с помощью частицы が.

誰だれが先生せんせいですか？

Кто ваш учитель?

Здесь предполагается, что темой является «вы» (при отсутствии контекста).В приведенных выше примерах я использовал だれ и なに, но та же логика применима и к другим вопросительным словам.

体からだはどこが痛いたいですか？

(Насчет твоего тела) где болит?

食事しょくじはいつがいいですか？

(Как на ужин) когда хорошо?

Я придумываю эти темы, но дело в том, что для любого заданного вопроса с такой структурой я мог бы поместить его в контекст, который имел бы смысл.Два способа построения вопросов (с предметной частицей и без нее) — это не просто два способа сказать одно и то же. Возьмем, к примеру, наш ресторан. Если вы посмотрите меню и спросите друга…

おいしい食たべ物ものは何なんですか？

Что касается вкусной еды, что это такое?

… тема просто превращается в «вкусную еду» в целом — необязательно ограничиваясь этим конкретным рестораном или даже меню, которое вы оба смотрите.Следовательно, хотя это грамматически правильно, звучит неестественно. Следующее неестественно, но, по крайней мере, правильно передает предполагаемый смысл.

のおせは何なにがおいしい食たべ物ものですか

(Что касается этого ресторана) какая там хорошая еда?

は и が — не самые легкие частицы, которые можно себе представить.Но отчасти из-за того, что учащиеся борются с этим различием, является то, что они знакомятся с が через примеры предложений без логического сравнения с его близким родственником は.

элементарных частиц: Классификация элементарных частиц

Два типа статистики используются для описания элементарных частиц, и частицы классифицируются на основе того, какой статистике они подчиняются.Статистика Ферми-Дирака применима к тем частицам, которые ограничены принципом исключения Паули; частицы, подчиняющиеся статистике Ферми-Дирака, известны как фермионы. Лептоны и кварки — фермионы. Два фермиона не могут занимать одно и то же квантовое состояние. Статистика Бозе-Эйнштейна применяется ко всем частицам, не подпадающим под действие принципа исключения, и такие частицы известны как бозоны. Число бозонов в данном квантовом состоянии не ограничено. В общем, фермионы составляют ядерную и атомную структуру, в то время как бозоны действуют, передавая силы между фермионами; фотон, глюон и частицы W и Z являются бозонами.

Основные категории частиц также были выделены в соответствии с другим поведением частиц. Сильно взаимодействующие частицы были классифицированы как мезоны или барионы; теперь известно, что мезоны состоят из кварк-антикварковых пар, а барионы состоят из кварковых троек. Члены класса мезонов более массивны, чем лептоны, но обычно менее массивны, чем протон и нейтрон, хотя некоторые мезоны тяжелее этих частиц. Самые легкие члены барионного класса — это протон и нейтрон, а более тяжелые члены известны как гипероны.В классы мезонов и барионов входит ряд частиц, которые нельзя обнаружить напрямую, поскольку их время жизни настолько короткое, что они не оставляют следов в камере Вильсона или пузырьковой камере. Эти частицы известны как резонансы или резонансные состояния из-за аналогии между способом их создания и резонансом электрической цепи.

См. Таблицу «Элементарные частицы».

См. Другие статьи в энциклопедии по теме: Физика

Ключевые слова | Глоссарий терминов ТЕА

(L2, L3), (M4, M5)… спектры

Спектры

EELS, связанные с электронным возбуждением от уровней элементов L ₂ и L ₃ или уровней M ₄ и M ₅ в зону проводимости. Появляются два спектра одинаковой формы с разницей в энергии между уровнями L ₂ и L ₃.Набор спектров называется (L ₂ и L ₃) спектрами. Например, разность энергий между уровнями L ₂ и L ₃ 3d-переходных металлов составляет примерно от 5 до 20 эВ. Спектры M ₄ и M ₅ показывают сходные особенности со спектрами (L ₂ и L ₃).
Из-за спин-орбитальной связи уровни внутренней оболочки 2p и 3d разделяются на два уровня. То есть уровни разделения 2p выражаются как L ₂ (2p _1/2) и L ₃ (2p _3/2), а уровни разделения 3d выражаются как M ₄ (3d _3/2) и M ₅ (3d _5/2) ().Спектры L ₂ и L ₃ обусловлены переходом соответственно от уровней L ₂ (2p _1/2) и L ₃ (2p _3/2) к компонентам 3s и 3d. зоны проводимости. Спектры M ₄ и M ₅ обусловлены переходом соответственно с уровней M ₄ (3d _3/2) и M ₅ (3d _5/2) к p- и f-компонентам зона проводимости. Поскольку конечные состояния незанятых состояний одинаковы для обоих переходов, спектры L ₂ и L ₃ (M ₄ и M ₅) выглядят как спектры аналогичной формы, разделенные разностью энергий между уровнями L ₂ и L ₃ (M ₄ и M ₅).

Ожидается, что отношение интенсивностей спектров L ₂ и L ₃ будет 1: 2 из отношения заполнения уровней L ₂ и L ₃ внутренней оболочки. Однако экспериментально наблюдаемое соотношение отличается от ожидаемого, поскольку плотность состояний 3d-электрона в зоне проводимости модифицируется, а правило отбора для электронных переходов становится другим из-за взаимодействия ядра и дырки, спин-орбитального взаимодействия в конечном итоге. состояние и кулоновское отталкивание 3d-электронов.Используя явление, при котором соотношение интенсивностей отклоняется от 1: 2, можно получить информацию о валентности переходного металла 3d.

На рис. 1 (а) показаны спектры L ₂ и L ₃ (край поглощения) оксида меди (CuO). Два пика спектров L ₂ и L ₃ разделены примерно на 20 эВ. Соотношение интенсивностей L ₂ и L ₃ отклоняется от 1: 2. Рис. 1 (b) иллюстрирует электронное энергетическое состояние CuO. Уровни L ₂ и L ₃ имеют разность энергий примерно 20 эВ из-за спин-орбитальной связи.Наблюдаемые спектры интерпретируются как спектры от уровней внутренней оболочки L ₂ и L ₃ до незанятых узких 3d состояний, которые формируются на дне зоны проводимости. Электронная конфигурация Cu ²⁺ в CuO равна [3d ⁹, 4s ⁰], и одна дырка существует на 3d _5/2. Правило выбора перехода в этом случае определяется не изменением орбитального момента , а изменением полного момента из-за спин-орбитальной связи.Таким образом, переход от 2p _3/2 (L ₃) к 3d _5/2 разрешен, но переход от 2p _1/2 (L ₂) к 3d _5/2 запрещено. Это указывает на то, что пик L ₃ должен наблюдаться, но пик L ₂ не должен наблюдаться. Однако в эксперименте наблюдается слабый пик L ₂, как показано на рис. 1 (а). Это связано с тем, что на орбитальном компоненте 3d _3/2 существуют дыры, которые вызваны слабой ковалентной связью между Cu и O.

Рис.1 (а) Спектры L ₂ и L ₃ (край поглощения) оксида меди (CuO). Пик перехода L ₃ появляется при 932 эВ, а пик перехода L ₂ появляется при 952 эВ. Соотношение интенсивностей спектров L ₂ и L ₃ явно отклоняется от 1: 2. (б) Схематическое электронное энергетическое состояние CuO и процесс переходов L ₂ и L ₃. В. представляет собой валентную зону, а C.B. представляет собой зону проводимости.Красная и розовая части соответственно показывают занятые и незанятые состояния орбиты Cu-3d. Компонент орбиты Cu-4s существует в относительно широком диапазоне энергий в ЦБ, и его плотность состояний мала. Таким образом, спектры перехода к 4s-орбитальному компоненту наблюдаются как широкий фон.

Разница уровней энергии M ₄ и M ₅ элементов шестого периода составляет от 10 до 120 эВ. Два спектра схожей формы последовательно появляются с разностью энергий в спектре EELS.Отношение интенсивностей спектров M ₄ и M ₅ ожидается равным 2: 3 от степени заполнения трехмерных электронных уровней внутренней оболочки.
На рис. 2 (а) показаны спектры M ₄ и M ₅ (край поглощения) Ba в титанате бария (BaTiO ₃). Видны два пика уровней M ₄ и M ₅ с разностью энергий примерно 15 эВ. Соотношение интенсивностей M ₄ и M ₅ составляет примерно 2: 3, как и ожидалось.Рис. 2 (b) иллюстрирует электронное энергетическое состояние BaTiO ₃. Уровни M ₄ и M ₅ для Ba имеют разность энергий примерно 15 эВ из-за спин-орбитальной связи. Незанятое узкое состояние компонента Ba-4f формируется в зоне проводимости. Таким образом, наблюдаются спектры перехода с уровней внутренней оболочки M ₄ и M ₅ в незанятое состояние 4f.
Сообщается, что края поглощения L ₂ и L ₃ бария составляют 5247 эВ и 5624 эВ.Обычно, поскольку измерения EELS выполняются до примерно 1000 эВ, трудно наблюдать спектры L ₂ и L ₃ бария.

Рис.2 (а) Спектры M ₄ и M ₅ (край поглощения) Ba в титанате бария (BaTiO ₃). Пик перехода M ₅ появляется при 780 эВ, а пик M ₄ при 795 эВ. Отношение интенсивностей спектров M ₄ и M ₅ составляет приблизительно 2: 3, что указывает на то, что экспериментально полученное соотношение близко к ожидаемому.(б) Схема электронного энергетического состояния BaTiO ₃ и процесса переходов M ₄ и M ₅. Розовая часть показывает компонент орбиты Ba-4f. Поскольку 14 мест на орбиталях Ba-4f не заняты, пики M ₄ и M ₅ наблюдаются чрезвычайно сильно. Орбитали Ba-6s и Ba-6p образуют относительно широкую зону проводимости, а плотность состояний мала. Переход на орбиталь 6s запрещен. Спектры перехода на 6p-орбитали образуют широкий фон.Фон очень слабый по сравнению с пиками M ₄ и M ₅.

Для третьих периодических элементов (Al, Si и др.) Спектры L ₂ и L ₃ создаются переходами с 2p-уровней внутренней оболочки на 3s-компоненты в зоне проводимости. Поскольку разность энергий между уровнями L ₂ и L ₃ меньше 1 эВ, спектры L ₂ и L ₃ наблюдаются как один спектр края поглощения без расщепления.Тогда спектры L ₂ и L ₃ в таком случае записываются как L ₂, ₃.
(доцент Йохей Сато, Университет Тохоку)

(внеосевая) аберрация комы

Электронные лучи выходят из точки, которая не расположена на оптической оси на плоскости объекта под разными углами по отношению к оптической оси, после прохождения через линзу не попадают в одну точку на плоскости изображения, а образуют конусообразную ( в форме кометы) изображение.Это явление называется «(внеаксиальной) комой аберрацией». В этом случае угол при вершине конуса (угол расхождения хвоста кометы) составляет 60 °. Это одна из пяти аберраций Зейделя, присущих линзам. Отмечено, что это отличается от аксиальной паразитарной аберрации комы. Теоретически коматозная аберрация является следующей по значимости аберрацией после сферической аберрации для линзы объектива. Хотя сообщалось о примере коррекции внеаксиальной комы, эффект аберрации комы невелик для изображений с большим увеличением.Название «кома» происходит от слова «комета».

(масляный) насос диффузионный

(масляный) диффузионный насос нагревает масло до высокой температуры. Масляный пар с высокой скоростью выходит из сопла. Молекулы остаточного газа уносятся с помощью струйного потока пара. Откачка с тыльной стороны насоса осуществляется роторным насосом. Насосный механизм отличается простотой и невысокой ценой. Поскольку диффузионный насос работает при давлении 10 ^-1 Па и его скорость откачки высокая, насос используется для откачки камеры камеры ТЕМ с большим откачиваемым объемом и большим выбросом газа.Рабочее давление составляет от 10 ^-1 до 10 ^-8 Па. Если требуется безмасляный высокий вакуум, насос использовать нельзя. Насос не подходит для перекачивания H ₂ O.

Связанный термин

(масло) насос роторный

(Масляный) роторный насос вращает ротор в корпусе в герметичном состоянии, поддерживаемом с использованием масла для аспирации молекул газа во входное отверстие, и молекулы газа сжимаются, чтобы открыть клапан на выходе, затем газы выбрасываются в воздух.Поскольку роторный насос работает от атмосферного давления (10 ⁵ Па), насос используется для грубой откачки ТЭМ и для откачки задней части (масляного) диффузионного насоса и турбомолекулярного насоса. Рабочее давление составляет 10 ⁵ от 5 до 1 Па. Если длительное откачивание продолжается на пределе откачки, происходит обратный поток масляных паров насоса в вакуумную камеру. Таким образом, следует избегать длительного вакуумирования насосом. Когда требуется безмасляный насос, используется спиральный насос.

Аберрации 5-го порядка

«Пять аберраций Зейделя» пропорциональны кубу α (угол между падающим электронным пучком и оптической осью) и r (расстояние электронного пучка от оптической оси). «Аберрации 5-го порядка» или так называемые «девять аберраций Шварцшильда» означают аберрации следующего порядка по отношению к аберрациям Зейделя или те, которые пропорциональны пятой степени α и r. Благодаря развитию корректоров Cs, сферическая аберрация третьего порядка и осевые (паразитные) аберрации третьего порядка в настоящее время успешно исправлены.Осевые (паразитные) аберрации четвертого порядка можно скорректировать путем совмещения оптической оси. Таким образом, необходимо учитывать осевые аберрации пятого порядка, чтобы уменьшить размытость изображения. Если у нас есть корректор Cs с передаточными линзами, значение сферической аберрации пятого порядка C ₅ α ⁵ можно регулировать, поэтому возможно C ₅ α ⁵ = 0. В случае двухступенчатых корректоров гексапольного типа были предприняты усилия по минимизации осевого (паразитного) астигматизма 6-кратного вращения среди аберраций 5-го порядка.

α бахрома

« α бахрома» означает краевые полосы, показывающие специфический контраст полосатого интерференционного изображения, полученного из дефекта упаковки, наклоненного к поверхности кристаллического образца, который появляется на изображениях в ярком и темном поле, полученных в двухволновом приближении. состояние. (Дефект упаковки — это более плоский дефект, при котором происходит смещение атомов между двумя кристаллическими областями, окружающими плоскость разлома.)

На рисунке 1 показано полосатое интерференционное изображение дефектов упаковки, пересекающихся под наклоном к поверхности образца, и изображение полосы α . На рис.1 (а) показано темнопольное изображение таких двух дефектов упаковки PbTiO ₃. На Фиг.1 (б) показано увеличенное изображение части Фиг.1 (а). Рис.1 (c) показывает схематическое изображение косого дефекта упаковки и ожидаемого полосатого изображения, при этом плоскости решетки смещены в месте разлома упаковки.
Атомное смещение R между плоскостями решетки дает фазовый угол α для дифрагированной волны g, выраженный как α ＝ 2πg ・ R.Концевые полосы или полосы, которые появляются на пересечении дефекта упаковки с верхней и нижней поверхностями образца, демонстрируют симметричный контраст на светлопольном изображении и антисимметричный контраст на темнопольном изображении относительно центра. полосатого изображения (на половину глубины образца). Антисимметричный контраст (природа) в темнопольном изображении или паре темной (D) и яркой (B) бахромы отчетливо виден на рисунке 1 (b).
Эта природа симметрии выявляет знак фазового угла α или знак смещения между двумя кристаллическими областями, а также ориентацию дефекта относительно образца, то есть вверх вправо (как на рис.(c)) или вверх влево. В частности, природа полосы α была использована для определения того, является ли дефект упаковки Si внешним типом или внутренним типом.
Природа и формирование полосатого изображения в зависимости от фазового угла α объясняется теорией динамической дифракции, учитывающей эффект поглощения (см. Ссылку: Marc De Graef: Introduction to Standard Transmission Electron Microscopy, pp499 ~). Термин « α» полосы происходит от фазового угла α .
Следует отметить, что трудно количественно определить вектор смещения между двумя кристаллическими областями из анализа профиля интенсивности полос. Для количественного анализа важно использовать дифракцию электронов на сходящемся пучке на большие углы (LACBED). Следующие ссылки относятся к подробному анализу LACBED.

С. Ямада и М. Танака: J. Electron Microscopy 46 (1997) 67-74
М. Танака, М. Тераучи и К. Цуда: Дифракция электронов на сходящемся пучке III (1994), стр. 156-177, JEOL Tokyo

Рис.1 (а) Два полосатых изображения или α полос, наклоненных к поверхности образца (темнопольное изображение дефектов упаковки). Образец: PbTiO ₃. Ускоряющее напряжение: 200 кВ. Верхняя кайма полоски светлая (B), а нижняя темная (D), демонстрируя характерный асимметричный контраст. Следует отметить, что зигзагообразные изображения, появляющиеся слева и справа, возникают из-за зигзагообразного перекрытия двух дефектов упаковки.
Рис.1 (б) Увеличенное изображение части полосы на рис.1 (а). Видна пара темных (D) и ярких (B) полос.Бахрома (верхняя и нижняя) демонстрируют антисимметричный характер контраста по отношению к центру полос.
Рис. 1 (c) Схема дефекта упаковки под углом к образцу и полосатое изображение, полученное от разлома.

Оже-электрон

Когда атом в состоянии возбуждения переходит в основное состояние, если его энергия не используется для испускания характеристических рентгеновских лучей, а используется для испускания электрона в атоме, испускаемый электрон называется «электроном Оже».«Энергия оже-электронов характерна для элемента, а глубина выхода оже-электрона очень мала (от 0,5 нм до нескольких нм). Таким образом, оже-электрон используется для качественного и количественного анализа состава и анализа электронной структуры (анализ химического состава). -связующие состояния) на верхних поверхностях твердых тел.Точность электронной оже-спектроскопии составляет около 10%.

Связанный термин

Авторадиография (авторадиография в электронной микроскопии)

Авторадиография в электронной микроскопии — это метод наблюдения за конкретным участком биологического образца, помеченным веществом, содержащим радиоактивный изотоп.Метод реализуется в следующей процедуре.
Вещество, содержащее радиоактивный изотоп, вводится в биологический образец для маркировки определенных тканей или клеток. Биологический образец разбавляют до ультратонкого среза, и на него наносят светочувствительную эмульсию (суспензию галогенида серебра). Галогениды серебра вблизи помеченных участков подвергаются воздействию β-лучей, испускаемых радиоактивным изотопом. При фото-проявлении частицы серебра отделяются на отмеченных участках.Когда срез исследуется с помощью просвечивающего электронного микроскопа, положение меченых тканей или клеток можно определить по локализованным частицам серебра.
Для наблюдения с высоким разрешением участков меченых тканей или клеток тритий (который излучает β-лучи малой энергии) часто используется в качестве радиоактивного изотопа, поскольку тритий вызывает небольшие сегрегации серебра в светочувствительной эмульсии.
Пример авторадиографии в электронной микроскопии: тимидин, содержащий радиоактивный тритий, применяется для маркировки участков биологического образца, где активны деления клеток.Помеченные участки выявляются из сегрегированных частиц серебра при наблюдении за изображением образца под электронным микроскопом.

В-А (вакуумный) манометр

Термокатодный ионизационный датчик. В манометре B-A (вакуумный) нагретая нить накала испускает электроны, а испускаемые электроны ускоряются, и эти электроны ионизируют остаточные газы, затем измеряется образовавшийся ионный ток. Манометр B-A измеряет давление в области среднего и высокого вакуума.Диапазон измерения: от 0,1 до 10 ^-5 Па. Датчик может измерять более низкие давления, чем датчик Пеннинга. Поскольку манометр изготовлен из стеклянной трубки, он может быть поврежден. Кроме того, у манометра есть проблема с выбросом газа. Таким образом, манометр B-A во многих случаях имеет конструкцию, в которой измерительная головка непосредственно подвергается воздействию вакуума. Это называется «голым манометром» (измеряемое давление: ～ 10 ^{-9 9 1444 Па). Выходной ток пропорционален давлению. В ПЭМ манометр в основном используется для измерения давления в камере для образцов сверхвысокого вакуума.}

Связанный термин

Бете Ридж

«Хребет Бете» представляет собой хвостовидный пик (гребень), который появляется в выражении потери энергии в зависимости от угла рассеяния E (θ) для столкновения между падающими электронами и квазисвободными электронами в твердом теле. Принимая во внимание подобное явление в случае рассеяния рентгеновских лучей, гребень Бете также называют «пиком Комптона». В трактовке классической динамики положение хребта Бете выражается как E / E ₀ ～ sin2θ, где E ₀ — энергия падающих электронов.Хребет Бете наблюдается при помощи спектров EELS с угловым разрешением.

Связанный термин

Метод Бете

Метод расчета интенсивностей прошедших и дифрагированных волн в нижней плоскости кристаллического образца при взаимодействии падающего электронного пучка с образцом. В «методе Бете» дается энергия электронной волны, а состояния электронных волн (векторы волновых чисел), разрешенные в кристалле, получаются с помощью уравнения Шредингера, и, наконец, амплитуды прошедших и дифрагированных волн на плоскости выхода получаются путем соединения этих волн с падающей электронной волной с помощью граничного условия.В этом методе учитывается многократное рассеяние (динамическая дифракция). Поскольку уравнение для получения волновых векторов принимает форму матрицы, этот метод называется матричным методом или методом собственных значений.

Стенка Блоха

«Стенка Блоха» — один из типов граничной структуры магнитных доменов, направления намагниченности которых антипараллельны или отличаются друг от друга на 180 °. Магнитные диполи непрерывно вращаются в плоскостях, параллельных магнитной границе, и, наконец, соединяются с диполями в соседнем магнитном домене с противоположной намагниченностью.Эта структура формируется в массивном образце толщиной более 100 нм. Толщина стенки Блоха для железа составляет около 50 нм. На дифракционной картине, образованной двумя соседними магнитными доменами, содержащими стенку Блоха, появляется диффузная линия интенсивности, соединяющая дифракционные пятна от двух доменов.

волна Блоха

Плоская электронная волна, падающая на кристалл, не может существовать как одна плоская волна, но как волны, состоящие из падающей волны и отраженных волн из-за сильной связи этих волн (эффект динамической дифракции).Волны называются волнами Блоха. Когда рассматриваются падающая волна и одна отраженная волна (двухлучевое приближение), в кристалле возникают две блоховские волны, линейные комбинации двух плоских волн. Одна волна Блоха локализована на атомных столбцах, а другая волна Блоха локализована между атомными столбцами.

эффект Берша

Когда ток электронов, вылетающих из электронной пушки, увеличивается, кулоновские взаимодействия между электронами увеличивают энергетический разброс электронов.Это явление называется «эффектом Берша», который приводит к увеличению хроматической аберрации.

Приближение Борна

Если потенциальная энергия в кристалле намного меньше, чем энергия падающих электронов, можно предположить, что событие рассеяния происходит только один раз в кристалле, и амплитуда падающей электронной волны не ослабляется в кристалле. Расчет амплитуды рассеянной волны в таком приближении называется борновским приближением.
Когда рассеянная волна в кристалле вычисляется как решение интегральной формы уравнения Шредингера, амплитуда рассеяния пропорциональна кулоновскому потенциалу в точке, где происходит событие рассеяния, и амплитуде электронной волны, падающей в эту точку. В борновском (1-м борновском) приближении амплитуда рассеяния вычисляется путем замены амплитуды падающей на точку электронной волны амплитудой падающей электронной волны на кристалл. Амплитуда рассеяния электронной волны определяется коэффициентом Фурье кристаллического потенциала.

Отражение Брэгга

Когда плоскость решетки (кристалла) расположена под определенным углом по отношению к падающему электронному лучу, эта плоскость решетки отражает электронный луч, как если бы плоскость действовала как зеркало. Падающие электроны поражают каждый составляющий атом в кристалле, а затем эти электроны рассеиваются в различных направлениях и интерферируют друг с другом. В этом случае только электроны, удовлетворяющие условию Брэгга, конструктивно интерферируют, в результате чего возникает дифрагированная волна (линия отражения) с высокой интенсивностью в определенном направлении.(Электронные волны, которые распространяются в других направлениях, деструктивно интерферируют и исчезают.) Такое отражение электронов называется «брэгговским отражением», и дифракционная картина формируется на задней фокальной плоскости линзы объектива в ПЭМ.

Зона Бриллюэна

«Зона Бриллюэна» определяется в пространстве волновых чисел (обратном пространстве) как область, разделенная перпендикулярными срединными плоскостями векторов обратной решетки, проведенных из начальной точки.На границах зон Бриллюэна происходят брэгговские отражения, и падающий электрон с постоянной энергией испытывает дисперсию своих волновых чисел, в результате чего образуются дисперсионные поверхности. Поскольку дисперсионные поверхности демонстрируют периодичность кристаллической решетки, изменение волновых чисел (дисперсионных поверхностей) из-за динамической дифракции достаточно, чтобы рассчитать только в зоне Бриллюэна.

Вектор гамбургеров

CAT (анализ состава по толщине-кайме) метод

«CAT» метод разработан для определения составов материалов слоев, которые имеют одинаковый интервал решетки, но имеют различный состав между слоями, как материал искусственной решетки из Al _x Ga _1-x As.Используя тот факт, что расстояние между полосами толщины (расстояние экстинкции) обратно пропорционально коэффициенту кристаллической структуры, этот метод определяет состав различных слоев путем измерения разницы расстояний экстинкции между слоями клиновидного образца.

Фильтр Кастена-Генри

Один из энергетических фильтров колонного типа, который устанавливается между промежуточной линзой и линзами проектора в ПЭМ.Фильтр состоит из электромагнита в форме равнобедренного треугольника и электростатического зеркала, которое отражает падающие электроны и меняет направление их движения. Поскольку «фильтр Кастенга-Генри» создает электростатический потенциал, энергия налетающих электронов ограничена 80 кэВ. Его энергетическая дисперсия составляет ～ 1 мкм / эВ для электронного пучка 80 кВ.

Корректор CC

Корректор Cc устанавливает хроматическую аберрацию линзы, формирующей изображение, или линзы, формирующей зонд, равной 0 (нулю), создавая отрицательную хроматическую аберрацию.Для создания отрицательной хроматической аберрации в корректоре используется квадрупольное поле, образованное суперпозицией электростатического поля и магнитостатического поля. Для создания квадрупольного поля используются многоступенчатые многополюсники.
Цилиндрически симметричная выпуклая линза типа магнитного поля или типа электрического поля, которая используется для электронных микроскопов, всегда обладает положительной хроматической аберрацией. Таким образом, электроны, имеющие более низкую скорость, в большей степени отклоняются в направлении конвергенции (внутрь).
С другой стороны, квадрупольное поле корректора Cc демонстрирует отрицательную дисперсию энергии, противоположную дисперсии выпуклой линзы. Таким образом, корректор Cc заставляет электроны, имеющие более низкую скорость, отклоняться в большей степени в направлении дивергенции (наружу). Следовательно, включение корректора Cc в систему выпуклых линз позволяет компенсировать положительную хроматическую аберрацию системы линз с отрицательной хроматической аберрацией, создаваемой квадрупольным полем, что делает хроматическую аберрацию всей системы линз электронного микроскопа равной нулю. .

Черенковское излучение

Когда заряженная частица, движущаяся в материале (среде), превышает скорость света в среде ( c / n , c — скорость света в вакууме, а n — показатель преломления среды) , свет излучается из среды. Это называется черенковским излучением.
Как показано на рис. 1, электрическая поляризация возникает вокруг заряженной частицы, которая входит в среду, а свет создается, когда электрическая поляризация исчезает после прохождения частицы.Свет из каждой точки траектории частицы образует однородный волновой фронт в определенном направлении, и свет с резкой направленностью (черенковское излучение) излучается, когда частица движется со скоростью, превышающей скорость света в среде. Это явление похоже на ударную волну, создаваемую сверхзвуковым летающим объектом. Когда скорость заряженной частицы меньше скорости света в среде, фазы света не совпадают ни в одном направлении, и черенковское излучение не генерируется.
Черенковское излучение, генерируемое падением электронов, обладает следующими свойствами. Здесь n — показатель преломления среды, v — скорость электрона, c скорость света в вакууме и β = v / c .

Условие генерации черенковского излучения задается формулой v > c / n или n β > 1. (Критическая скорость)
Угол излучения θ определяется как cosθ = 1/ nβ .
Спектральная интенсивность излучения I ( λ ) показывает зависимость λ ^-2.

Для электронов, ускоряющихся при ускоряющем напряжении 100 кВ (200 кВ), β = 0,55 ( β = 0,70), черенковское излучение генерируется, когда показатель преломления среды больше 1,8 (1,4).
На рис. 2 показаны спектры черенковского излучения тонкой пленки слюды, наблюдаемые в электронном микроскопе при различных ускоряющих напряжениях падающих электронов.Поскольку показатель преломления слюды составляет 1,59, ускоряющее напряжение, которое дает критическую скорость, составляет 146 кВ. Видно, что излучение не наблюдается при ускоряющем напряжении 120 кВ, но что сильное излучение появляется при 160 и 200 кВ.
Отмечается, что счетное устройство, использующее черенковское излучение, используется для регистрации нейтрино и других элементарных частиц в области физики высоких энергий.

(Д-р Наоки Ямамото, Токийский технологический институт)

Фиг.1

Механизм генерации черенковского излучения.

Фиг.2

Спектры черенковского излучения тонкой пленки слюды при различных ускоряющих напряжениях: (а) 200 кВ, (б) 160 кВ, (в) 120 кВ.

Метод Клиффа-Лоримера

Метод Клиффа-Лоримера — это качественный метод измерения элементов при спектроскопическом анализе характеристического рентгеновского излучения (EDS). Его также называют методом тонкопленочной аппроксимации.Метод применяется при толщине образца 10 нм и менее (в зависимости от измеряемых элементов). Например, когда вещество состоит из двух элементов A и B, измеряются характеристические интенсивности рентгеновского излучения I _A и I _B. Затем отношение концентраций элемента A к элементу B (C _A / C _B) получается из уравнения C _A / C _B = k ･ I _A / I _B, где k — коэффициент пропорциональности, который определяется сечениями ионизации, выходами флуоресценции и т. д.элементов. Если образец тонкий, количественные измерения можно проводить с относительно высокой точностью, даже если не учитывать поправки на эффект атомного номера, эффект поглощения и эффект возбуждения флуоресценции. С другой стороны, если образец толстый, необходимо внести поправки в измеренные интенсивности (поправка ZAF).

Цепь высокого напряжения Кокрофта-Уолтона

Многоступенчатая схема, объединяющая выпрямители и конденсаторы для генерации стабильного высокого постоянного напряжения из переменного напряжения.«Высоковольтная цепь Кокрофта-Уолтона (CWC)» используется для уменьшения колебаний напряжения высоковольтного источника питания (высоковольтного генератора).

Связанный термин

Спираль Cornu

«Спираль Корню» — это графическое представление амплитуды дифракции, полученной при дифракции Френеля (интеграл Френеля) на комплексной плоскости (гауссовой плоскости) с диапазоном интегрирования (длина от источника до точки наблюдения) в качестве переменной, что приводит к спиральная форма.Интенсивность дифракции, полученная методом дифракции Френеля, вычисляется как квадрат длины линии, проведенной от начальной точки (соответствующей положению источника) до конечной точки (точки наблюдения) спирали Корню.

Корректор CS

«Корректор Cs» создает отрицательный коэффициент сферической аберрации (Cs) для компенсации положительного Cs линз объектива и конденсора, которые представляют собой линзы с осесимметричным магнитным полем.В настоящее время на практике используются следующие корректоры Cs. 1) Один состоит из двух гексаполей с противоположной полярностью и переходных линз, соединяющих гексаполи. Первый гексаполь дает отрицательный Cs. Ненужное трехкратное искажение, создаваемое первым гексаполем, компенсируется вторым гексаполем. Значение отрицательного Cs удваивается вторым гексаполем. 2) Другой состоит из трех пар элементов, объединяющих октуполи и квадруполи. Отрицательный Cs создается в направлении X первым элементом, в направлении Y вторым элементом и в промежуточном направлении третьим элементом, соответственно.Коррекция Cs линзы объектива позволяет получить изображение ПЭМ с более высоким разрешением. Коррекция Cs конденсорной линзы приводит к уменьшению размера электронного зонда с более высокой интенсивностью, что позволяет получить изображение HAADF с более высоким разрешением и выполнить элементный анализ одного атомного столбца.
На рисунке показана схема корректора Cs и его основное действие. Корректор, который состоит из двух гексаполей с противоположной полярностью и передающих линз, соединяющих гексаполи, создает отрицательный Cs и нейтрализует треугольную форму луча, вызванную полем гексаполя первой ступени, используя поле гексаполя второй ступени.

Рис. Двухступенчатый гексапольный корректор Cs
Траектория электрона в гексаполях или додекаполях (вверху слева) и схематическая конфигурация линзы (внизу плотно)

В двухступенчатом гексапольном корректоре Cs толстое гексапольное поле создает отрицательный Cs, и это действие используется для корректировки положительного Cs объектив. На верхнем левом рисунке показано поперечное сечение траектории электронов в шестиугольниках для каждых 10 мрад угла (от внутренней синей линии до внешней красной линии). Гексапольное поле первой ступени создает отрицательную траекторию в форме треугольника.Поле гексаполя второй ступени с противоположной полярностью снова создает такое же количество отрицательных Cs и противоположное направление треугольника, чтобы отменить траекторию треугольной формы, вызванную первым гексаполем. В результате количество отрицательных Cs удваивается и появляется цилиндрическая форма. восстанавливается симметричная траектория. Из-за отрицательного значения Cs сечение траектории расширяется наружу (показано красным) по сравнению с траекторией для случая отсутствия гексапольного поля (зеленым). При использовании этого отрицательного Cs положительный C линзы объектива нейтрализуется.Следует отметить, что передаточная линза (нижний правый рисунок) используется для передачи электронного луча, выходящего из гексаполя первой ступени, в гексаполь второй ступени при сохранении формы луча. На верхнем левом рисунке действие передаточной линзы не показано.

Кольцо Дебая-Шерера

«Кольца Дебая-Шеррера» представляют собой концентрические дифракционные кольца, образованные брэгговскими отражениями, которые получаются при освещении поликристаллических тонких пленок сильно параллельным электронным пучком.

Фактор Дебая-Валлера

Коэффициент, который выражает влияние тепловых колебаний (колебаний решетки) атомов. Интенсивность брэгговских отражений под большими углами ослабляется «фактором Дебая-Валлера».

Дифракционная съемка

«Дифракционная визуализация» — это метод восстановления структурного изображения образца по дифракционной картине образца.Поскольку на дифракционную картину меньше влияют аберрации линзы, разрешение полученного изображения структуры определяется максимальным углом дифракции дифракционной картины, таким образом, изображение структуры с более высоким разрешением (амплитудное изображение и фазовое изображение), чем изображение HREM (полученное с помощью линз). Этот метод активно изучается в области рентгеновской дифрактометрии, метод получил название «когерентная дифракционная визуализация». В электронной микроскопии этот метод называется «Дифракционная визуализация» или «Дифракционная микроскопия».«Метод был применен к углеродным нанотрубкам и т. Д., И было получено пространственное разрешение около 0,1 нм. Кроме того, метод может применяться не только к кристаллам, но и к образцам непериодической структуры, таким как образец одной молекулы. Для восстановления изображения используется метод восстановления повторяющейся фазы Фурье, т. Е. Величины дифракционных амплитуд вычисляются как квадратный корень из дифракционных интенсивностей, взятых из образца, а случайные начальные фазы придаются дифракционным амплитудам.Затем дифракционные амплитуды с фазами преобразуются по Фурье для получения приблизительного изображения структуры. На полученном изображении видны структуры даже на участках, превышающих площадь образца, с которого была снята дифракционная картина. Когда внешняя форма образца четко определена, интенсивности изображения из областей, за исключением внешнего измерения, устанавливаются равными 0 (нулю) (условия ограничения реального пространства). (С другой стороны, когда трудно точно определить внешнюю форму, определяется область образца (называемая «опорой»), которая немного больше, чем внешний размер, а интенсивности изображения из областей, превышающих опору, устанавливаются равными 0.Затем изображение подвергается обратному преобразованию Фурье в дифракционную картину. Амплитуды дифракции, которые не совпадают с экспериментальными амплитудами, заменяются экспериментальными значениями (условия ограничения обратного пространства), а затем преобразование Фурье применяется снова для получения изображения структуры. По мере повторения этой процедуры истинные фазы образца постепенно восстанавливаются, и, наконец, получается истинное изображение структуры образца. Количество итераций до восстановления истинных фаз превышает несколько тысяч раз.На точность полученного изображения влияют такие параметры, как неупругое рассеяние вокруг источника дифракционной картины, шум от системы детектирования, включая ее электронные схемы, и внешний размер опоры. Следует отметить, что при получении исходной дифракционной картины площадь, в два раза превышающую площадь образца (подставку), необходимо осветить электронным лучом. Это означает, что выборка дифракционной картины выполняется с шагом в два раза меньшим, чем шаги, соответствующие исходному размеру образца, что позволяет нам извлечь всю информацию, содержащуюся в образце, что называется условием передискретизации.В реальном эксперименте необходимо создать область, в которой образец не существует, вокруг образца и записать дифракционную картину, чтобы удовлетворить условию передискретизации.

$Diffractive_imaging$

Концептуальная схема метода восстановления повторяющейся фазы Фурье для получения дифракционных изображений. Изображение кристаллической структуры образца извлекается из экспериментальных данных дифракции с хорошей точностью путем применения преобразования Фурье к данным обратного пространства, а затем обратного преобразования Фурье к полученным данным реального пространства многократно с заданием условий ограничения на каждом этапе.Чтобы быть точным, 1) Во-первых, волновое поле в обратном пространстве создается с использованием дифракционных амплитуд, полученных из дифракционной картины, и задания случайных начальных фаз для дифракционных амплитуд. 2) Волновое поле, сформированное в обратном пространстве, преобразуется Фурье в изображение в реальном пространстве. 3) Интенсивность изображения за пределами области поддержки установлена равной 0 (нулю). 4) Скорректированное изображение подвергается обратному преобразованию Фурье к волновому полю в обратном пространстве. 5) Амплитуды волнового поля заменяются на амплитуды экспериментальной дифракционной картины.Повторение этого цикла позволяет нам точно восстановить фазы дифракционных пятен в обратном пространстве и волновое поле в реальном пространстве. 6) Наконец, восстанавливается точное структурное изображение кристаллического образца.

Связанный термин

Друде модель

Модель, которая рассматривает колебания свободных электронов в твердом теле при приложении электрического поля извне.«Модель Друде» позволяет получить плазменные колебания.

Время выдержки

«Время пребывания» означает время, в течение которого электронный луч остается на пиксель при получении изображения STEM путем сканирования электронного луча. Время выдержки — это показатель скорости сканирования электронного луча.
Когда время выдержки умножается на количество пикселей сканирования в одном горизонтальном строчном сканировании, а затем добавляется время обратного хода, получается время сканирования для одного горизонтального строчного сканирования.Когда это время сканирования умножается на количество вертикальных сканирований (горизонтальных линий сканирования), вычисляется время получения одного сканированного изображения.

Динамический ТЭМ

В обычном ПЭМ разрешение по времени записи изображения ограничено 1/30 секунды (скорость ТВ). Однако динамический ПЭМ (ДТЭМ) обеспечивает гораздо более высокое временное разрешение от наносекунд до фемтосекунд за счет комбинированного использования источника электронов, генерирующего электронные импульсы, и системы быстрой записи.DTEM оборудован источником фотоэлектронов, управляемым лазерным импульсом, и системой импульсного лазерного облучения образцов. Синхронизируя импульс электронного луча с импульсным лазером для образца, можно наблюдать процессы химических реакций и процессы кристаллизации с таким высоким временным разрешением.

Связанный термин

Экологический TEM

ПЭМ окружающей среды (ЭТЕМ) — это ПЭМ, который позволяет нам наблюдать за образцами в среде с контролируемым газом.Объем вокруг образца заполнен газами, так что давление в этом объеме поддерживается выше, чем в колонке ТЕА. ETEM подразделяется на два типа; изоляционно-пленочного типа и дифференциального насосного типа. Бывший ETEM оснащен (газовой) ячейкой окружающей среды (EC) в держателе образца. К ЭК подсоединен канал для ввода и вывода газа. Над и под EC есть отверстия для передачи электронного луча. Чтобы предотвратить утечку газа в колонну микроскопа, к отверстиям герметизируют тонкие пленки, такие как пленки углерода или нитрида кремния (так называемые «изоляционные пленки»).Последний ETEM предназначен для ввода газов в камеру для образца в колонне микроскопа. Чтобы предотвратить разрушение колонны из-за вакуума, вызванное диффузией газа, применяется дифференциальная откачка. Например, в верхнюю и нижнюю части полюсных наконечников (на оптической оси) встроено несколько отверстий. Такая конструкция обеспечивает возможность дифференциальной откачки пространств, изолированных соответствующими отверстиями. ETEM используется для наблюдения на месте процессов реакции между образцом и введенными газами, наблюдения за образцами, содержащими воду, и т. Д.

Сфера Эвальда

Сфера Эвальда — это сфера, радиус которой определяется как величина, обратная длине волны падающей волны 1 / λ, и изображается с точкой в центре, причем точка находится на расстоянии 1 / λ от определенной точки обратной решетки. по направлению падающей волны на кристалл-образец. Сфера Эвальда объясняет, какие брэгговские отражения возникают, используя соотношение между падающим волновым вектором и точками обратной решетки.Все точки обратной решетки на сфере Эвальда удовлетворяют условию Брэгга. Для падающего электрона с высокой энергией (100 или 200 кэВ) сферу Эвальда можно аппроксимировать как плоскую плоскость, потому что радиус сферы Эвальда намного больше, чем расстояние между точками обратной решетки. В результате отражения, которые появляются как поперечные сечения между сферой Эвальда и точками обратной решетки, могут быть индексированы легче, чем индексация при дифракции рентгеновских лучей.

Точки обратной решетки золота (Au) для падения [001] (шаг решетки d = 0.204 нм) и сферы Эвальда. Маленькая сфера — это сфера Эвальда для рентгеновского излучения MoKa (λ = 0,07109 нм), а большая сфера (дуга) — это сфера Эвальда для электронного пучка 200 кВ (λ = 0,002508 нм).
Сфера Эвальда для электронного луча отображается с точностью до ± 10 °, что соответствует обычному ограничению угла приема электронного микроскопа. Синие точки обратной решетки приблизительно удовлетворяют условию Брэгга.

Чашка Фарадея

Трубчатый металлический электрод для прямого приема электронного луча.«Чаша Фарадея» имеет форму чашки для эффективного захвата входящих электронов.

Связанный термин

Принцип Ферма

«Принцип Ферма» гласит, что свет (электронный луч) проходит путь, длина оптического пути которого является наименьшей (экстремум). Этот принцип дает основы для обсуждения оптики и электронной оптики. Закон отражения и закон преломления вытекают из принципа.

Связанный термин

Уровень Ферми

«Уровень Ферми» — это самый высокий уровень энергии, занимаемый электронами в основном состоянии кристалла. То есть в основном состоянии электроны не занимают уровни выше уровня Ферми.

Связанный термин

Метод конечных элементов

«Метод конечных элементов (МКЭ)» — это один из численно-аналитических методов для получения приближенного решения уравнений в частных производных, которые сложно решить аналитически.Сначала интересующий объект делится на элементы, каждый из которых имеет простую форму и конечный размер. Затем физические величины (температура, напряжение и т. Д.) Каждого элемента аппроксимируются более простым уравнением, а затем уравнения для элементов объединяются для построения совместных уравнений. Решая полученное одновременное уравнение при граничных условиях физических величин на поверхностях элементов, получают распределение физических величин по объекту.Поскольку объект подразделяется на многогранники, МКЭ может быть удобно применен к объектам сложной формы. В электронной микроскопии метод используется для расчета механической прочности и теплового распределения, расчета распределений магнитных полей и электростатических полей магнитных линз и электростатических линз и т. Д. При разработке полюсных наконечников линз коэффициенты аберрации получают путем расчета электронных траектории с использованием распределений магнитного поля, полученных с помощью МКЭ, а затем оптимизируются формы магнитных полюсов.

Связанный термин

Пять аберраций Зейделя

Аберрации — это отклонения пути электронных лучей от пути идеального (гауссова или параксиального) изображения. Термин «(пять) аберраций Зейделя» — это общее название аберраций третьего порядка (третий порядок по отношению к произведению α (угол между электронным лучом и оптической осью) и r (расстояние электронного луча от оптической оси)), что имеет место для монохроматического, но непараксиального электронного пучка.Пятью аберрациями являются (1) сферическая аберрация (пропорциональная α ³), (2) (внеосевая) аберрация комы (пропорциональная rα ²), (3) внеаксиальный астигматизм (пропорциональная r ^2). α), (4) кривизна поля изображения (пропорциональная r ² α) и (5) искажение (пропорциональная r ³). В случае электронного микроскопа, поскольку площадь образца, увеличиваемая линзой объектива, линзой первой ступени, очень мала (r ～ 0), достаточно рассмотреть лучи, проходящие через оптическую ось.Таким образом, сферическая аберрация наиболее важна для линзы объектива. Теоретически следующей по важности является аберрация (внеаксиальная) кома. Хотя сообщалось о примере коррекции комы, эффект аберрации комы невелик для изображений с большим увеличением. Поскольку увеличенные изображения или объекты для промежуточных линз и линз проектора не малы, аберрации, создаваемые лучами, проходящими через позиции, удаленные от оптической оси, дают определенный вклад. То есть внеосевой астигматизм, кривизна поля изображения и искажения более важны для линз на последующих этапах.В последние годы сферическая аберрация была успешно исправлена.

Рис. 1. Классификация аберраций.

Рис. 2. Пути лучей с каждой аберрацией Зейделя изображены слева. Формы электронного луча с каждой аберрацией Зейделя (сферическая аберрация, кома и астигматизм) описаны в правой части. Искажения на экране с каждой аберрацией Зейделя (кривизна поля и искажение) описаны в правой части.

Время обратного отсчета

«Время обратного хода» означает время ожидания для сканирующего электронного луча от конца горизонтального сканирования до начала следующего сканирования при обратном движении электронного луча при получении изображения STEM.
Электронная схема нелинейно реагирует на начало каждой горизонтальной строчной развертки, вызывая искажение формы волны развертки в определенной временной зоне. Для устранения искажений изображения STEM следует использовать только временной пояс линейного отклика электронной схемы. Таким образом, время обратного хода устанавливается дольше, чем временной пояс нелинейного отклика, что исключает временную зону отклика с искаженной формой волны из получения изображения. В результате изображение STEM получается без искажений.

Корреляция Фурье-оболочки, FSC

Корреляция Фурье-оболочки (FSC) — это мера надежности трехмерных (3D) структур биологических макромолекул, полученных с помощью «анализа отдельных частиц». FSC выражается как функция пространственной частоты с помощью следующего уравнения (нормализованная взаимная корреляция).

Здесь F ₁ ( k ) и F ₂ ( k ) представляют собой трехмерные преобразования Фурье двух структур, восстановленных из двух произвольных независимых наборов полученных изображений ПЭМ. F ₂ ( k ) ^* является комплексным сопряжением F ₂ ( k ), а Σ _{k, Δk} F (k ) означает суммирование F ( k ) в небольшом диапазоне Δk около k .
FSC ( k ) принимает значение от +1 до –1 для каждой пространственной частоты k . Значение FSC ( k ), близкое к +1, означает, что две реконструированные структуры хорошо согласуются, что указывает на высокую степень надежности полученной структуры.Если FSC не уменьшается монотонно с пространственной частотой k на высоких частотах, надежность функции FSC считается низкой.

В следующем примере показаны FSC и пространственное разрешение для апоферритина мыши.
Сначала набор данных ПЭМ-изображений, полученных для анализа отдельных частиц, случайным образом делится на две группы, и две независимые трехмерные структуры получаются путем анализа обработки изображений для каждой группы. FSC рассчитывается с использованием двух полученных трехмерных структур.
На рис. 1 (а) показана трехмерная карта плотности апоферритина, реконструированная из 120 295 частиц, извлеченных из 840 крио-ТЕМ изображений. Рис. 1 (b) — это FSC, рассчитанный для этой трехмерной карты плотности. Значения FSC на низких частотах близки к +1 и затухают с увеличением частоты монотонно до 0. Такое поведение подтверждает высокую надежность функции FSC.
В анализе отдельных частиц обычно определяют пространственное разрешение полученной структуры как обратное к пространственной частоте, при которой FSC = 0.143. (Значение «0,143» — это значение, принятое на основе статистического обсуждения корреляции случайного шума и ссылки на разрешение, определенное для рентгеновской кристаллографии.) Разрешение для апоферритина было определено как 0,153 нм от пространственной частоты 6,5 нм ^-1, при котором FSC принимает значение 0,143.

(вычитка специально назначенным профессором Кейчи Намба, Университет Осаки)

Фиг.1

3D-карта плотности апоферритина мыши, полученная с помощью анализа отдельных частиц и его FSC.(а) 3D-карта плотности. (b) Функция FSC, рассчитанная на основе двух трехмерных карт плотности. Было определено, что разрешение составляет 0,153 нм из пространственной частоты 6,5 нм ^-1, при которой FSC = 0,143.

Связанный термин

Маска Фурье

«Маска Фурье» — это маска, вставляемая в дифракционную плоскость для удаления шума изображения решетки или изображения структуры, позволяющая проходить только дифракционным пятнам и вырезать фоновый шум между дифракционными пятнами.

Связанный термин

Синтез Фурье

«Синтез Фурье» — это метод, который добавляет фазу к амплитуде дифракционных пятен и учитывает сумму многих отражений при анализе кристаллической структуры. Этот метод позволяет нам получить плотность электронов в реальном пространстве при дифракции рентгеновских лучей, а также при дифракции электронов, где может применяться кинематическая дифракция (например, для биологических образцов, таких как белки), мы можем получить плотность электронов из тот же метод.Кроме того, при структурном анализе с использованием дифракции электронов синтез Фурье позволяет получить распределение кристаллического потенциала. Определение кристаллического потенциала позволяет математически получить электронную плотность. В случае образцов, применяемых в материаловедении, структурный анализ выполняется CBED, поскольку эти образцы обладают сильными динамическими эффектами.

Преобразование Фурье

Метод, преобразующий функцию определенных переменных в функцию переменных, сопряженных с определенными переменными.Например, «преобразование Фурье» используется для света или звука как функции времени, чтобы выразить его как функцию частоты (спектральный анализ), или для рассеянных волн от объекта или потенциала кристалла как функции положения, чтобы преобразовать его. в дифракционную картину или факторы кристаллической структуры как функцию волнового числа.

Система линз для формирования изображений ПЭМ может рассматриваться как система, в которой рассеянные волны от объекта или кристаллический потенциал преобразуются Фурье в дифракционную картину, а затем обратное преобразование Фурье в изображение объекта, где допущена дифракция Фраунгофера. применены.

$ψ(r) stands for the scattered waves from the specimen, being a function of the real space r, and Ψ(k) for the diffracted waves formed on the back focal plane of the imaging lens, being a function of the reciprocal space k [1/m]$

Здесь ψ ( r ) обозначает рассеянные волны от образца, являющиеся функцией реального пространства r , и Ψ ( k ) для дифрагированных волн, сформированных на задней фокальной плоскости линза изображения, являющаяся функцией обратного пространства k [1 / м]. Первое уравнение выражает преобразование Фурье. То есть рассеянные волны ψ ( r ), создаваемые образцом, преобразуются в дифракционную картину Ψ ( k ).Второе уравнение выражает обратное преобразование Фурье. То есть дифракционная картина Ψ ( k ) преобразуется в изображение образца ψ ( r ).

Рис. 1. Получение ПЭМ-изображения линзой (изображение и дифракционная картина)
Процесс визуализации в просвечивающем электронном микроскопе можно рассматривать как серию преобразования Фурье от рассеянных волн от образца к дифракционной картине и обратного преобразования Фурье дифракционной картины к изображению образца. ψ ( r ) выражает рассеянные волны образца, являясь функцией положения r, а Ψ ( k ) выражает дифрагированные волны, сформированные на задней фокальной плоскости формирующего изображения линзы, будучи функцией волнового числа k [1 / м]. Φ ( x ) ∝ ψ ( x / M ) выражает рассеянные волны на плоскости изображения, которая является изображением образца, являющимся функцией положения r . Следует отметить, что Φ ( x ) равно ψ ( r ), показанному во втором уравнении, за исключением увеличения M и инверсии изображения, вызванной линзой.
Рис. 2 (а) Дифракционная картина (картина преобразования Фурье) кристалла Au. (б) Изображение кристаллической решетки кристалла Au и его картина БПФ. Ускоряющее напряжение: 300 кВ.

Периодичность кристаллической решетки проявляется в виде ярких дифракционных пятен на задней фокальной плоскости линзы в зависимости от расстояния и ориентации решетки в результате преобразования Фурье (а). Увеличенное изображение кристаллической решетки получается из дифракционных пятен с помощью обратного преобразования Фурье (процесс визуализации линзы) (b).

Деконволюция Фурье-лог

«Фурье-логарифмическая деконволюция» — это метод получения спектра однократного рассеяния EELS из экспериментального спектра путем устранения эффекта многократного рассеяния, при котором предполагается, что многократное рассеяние подчиняется распределению Пуассона. Р.Ф. Эгертон представил метод обработки спектра EELS. Фурье-логарифмический анализ также использовался при обработке сигналов звуковых волн.

Дифракция Фраунгофера

«Дифракция Фраунгофера» означает явление дифракции, при котором как источник электронов, так и точка наблюдения расположены бесконечно далеко от объекта, таким образом, падающая и выходная волны могут рассматриваться как плоские волны. Когда объект освещается параллельным падающим лучом, дифракционная картина, сформированная на задней фокальной плоскости линзы объектива, называется дифракционной картиной Фраунгофера.

Дифракция Френеля

«Дифракция Френеля» означает явление дифракции, при котором либо источник электронов и точка наблюдения, либо оба они расположены на конечном расстоянии от объекта, таким образом, падающая волна или волна выхода не могут рассматриваться как плоская волна. Явление дифракции Френеля наблюдается как интерференционная полоса (полоса Френеля), появляющаяся в теневой части объекта при небольшом смещении фокуса линзы объектива.

Бахрома Френеля

«Бахрома Френеля» получают следующим образом. Сферическая волна, рассеянная от края образца, интерферирует с падающей волной. Затем создаются интерференционные полосы, период которых сужается по мере удаления от края образца. Полосы, образующиеся со стороны образца, практически не видны. Бахрома, образующаяся сразу за пределами образца, кажется яркой в состоянии недостаточной фокусировки линзы объектива, образуя четкий краевой контраст.С другой стороны, при перефокусировке появляется черная полоса, которая делает нечеткими края изображения образца. Таким образом, лучше снимать изображение с малым увеличением в условиях недостаточной фокусировки, потому что край изображения четко виден в условиях недостаточной фокусировки. В широком смысле, полоса Френеля означает интерференционную полосу, возникающую в области применения дифракции Френеля.

ПЭМ-изображение оксида молибдена, установленного на углеродной сетке, полученное при ускоряющем напряжении 80 кВ.На краю оксида молибдена и углеродной сетки появляются полосы Френеля.
Так как изображение получено в условиях недостаточной фокусировки, полосы Френеля, образующиеся сразу за пределами образца, выглядят яркими.

Закон Фриделя

«Закон Фриделя» утверждает, что интенсивности отражения hkl и отражения -h-k-l равны даже для полярных кристаллов. Этот закон справедлив для дифракции рентгеновских лучей, к которой применима кинематическая дифракция; однако не выполняется для дифракции электронов, когда эффект динамической дифракции велик.Этот факт означает, что дифракция рентгеновских лучей не может различать полярные и неполярные кристаллы, если не используется аномальная дисперсия, но дифракция электронов может.

Зона ГП

«Зона GP» означает пластину, состоящую из атомов растворенного вещества, разделенных на плоскости. Зона была открыта независимо друг от друга А. Гинье и Г. Д. Престоном путем анализа полос, идущих от пятен Лауэ на рентгеновском снимке. Она названа зоной Гинье-Престон (ВП) в честь двух исследователей.В случае упрочненного старением сплава, который состоит из Al или Mg, но включает мельчайшие растворенные атомы (Cu и т. Д.), Когда его перенасыщенный твердый раствор быстро охлаждается и подвергается обработке старением при низкой температуре, растворенные атомы ( Cu и т. Д.) Выделяются в виде одной или двух атомных плоскостей с согласованной решеткой на плоскости {001} исходной фазы. Следует отметить, что они не появляются в виде осадков в равновесном состоянии. Зона GP вызывает старение сплавов, содержащих Al или Mg. На изображении в светлом поле зона GP показывает контраст линий из-за искажений решетки.На изображении с высоким разрешением непосредственно наблюдается расположение растворенных атомов.

Светлопольное изображение сплава AlCu, содержащего зоны GP, полученное при ускоряющем напряжении 100 кВ. Зоны
GP (выделения Cu) видны в виде ярких (белых) линий, обозначенных белым допуском, поскольку они не удовлетворяют условию Брэгга.

Связанный термин

Фильтр изображения Gatan

Один из энергетических фильтров постколонного типа производства Gatan, который устанавливается за колонной микроскопа.Этот продукт состоит из секторного анализатора типа магнитного поля, квадрупольного и октупольного магнитов для увеличения изображения, а также сцинтиллятора и камеры CCD для обнаружения изображения.

Связанный термин

Гауссов фокус

Состояние фокусировки (изображения) для идеального объектива без аберраций. Плоскость изображения, образованная идеальной линзой, называется гауссовой плоскостью.

Функция Гаусса

«Функция Гаусса» — это функция, задаваемая выражением exp {- (x — b) ² / c ²}, где a, b и c — константы.Он используется для предварительной обработки фона в спектре и для подбора спектральной интенсивности. По сравнению с «функцией Лоренца» функция Гаусса немного быстро затухает в своем хвосте. Реальные формы спектра лучше подходят для функции Лоренца. Однако функцию Гаусса удобно использовать, поскольку с ней манипулировать математически проще, чем с функцией Лоренца.

Графический интерфейс пользователя

«GUI» — это пользовательский интерфейс, обеспечивающий интуитивно понятные операции с использованием компьютерной графики и указывающего устройства.Поскольку графический интерфейс предлагает удобное управление и высокую визуализацию, он широко используется в качестве основного интерфейса для коммерческих ОС. В TEM графический интерфейс пользователя используется для облегчения работы с прибором и отображения данных изображения. Однако следует отметить, что графический интерфейс не всегда эффективен, поскольку разные операции не могут выполняться одновременно.

Связанный термин

Функция Грина

Функция Грина, G (r, r ‘), обеспечивает отклик в точке r от точечного рассеивателя, расположенного в точке r’.Функция Грина в случае динамической теории дифракции электронов равна (-1 / 4π) ･ exp (i k | r — r ‘|) / | r — r’ |.

Связанный термин

Преобразование Хафа

«Преобразование Хафа» — это метод преобразования определенной линии изображения в одну точку. При анализе деформации решетки методом CBED деформация решетки определяется таким образом, что положения экспериментальных линий HOLZ воспроизводятся путем компьютерного моделирования линий с изменяющимися параметрами решетки.В этом определении, если линии HOLZ выражаются в виде точек (декартовых координат) с помощью преобразования Хафа, можно облегчить компьютерное программирование для подгонки.

Связанный термин

Уравнение Хауи-Уилана

Метод расчета интенсивностей прошедших и дифрагированных волн в нижней плоскости кристаллического образца при взаимодействии падающего электронного пучка с образцом.В «уравнении Хауи-Уилана» прохождение и дифракция рассматриваются следующим образом. Образец разделен на множество тонких слоев. Прошедшие и дифрагированные волны задаются на верхней поверхности слоя (на верхнем слое амплитуды дифрагированных волн принимаются равными 0 (нулю)). Эти волны подвергаются пропусканию и дифракции в соответствии с соответствующими факторами кристаллической структуры в слое. Новые прошедшие и дифрагированные волны получаются на нижней поверхности слоя.Эти волны падают на следующий слой. Этот процесс повторяется для следующих друг за другом плоскостей. Наконец, получают амплитуды прошедших и дифрагированных волн в нижней плоскости образца. Этот метод (уравнение) используется для объяснения контраста изображения из-за дефектов решетки, таких как дефекты упаковки и дислокации.

Изображение EELS

«Изображение EELS» означает изображение TEM, сформированное электронами с определенной энергией, выбранной из спектра EELS (спектр потерь энергии электронов).

Кикучи выкройка

Картина Кикучи — это дифракционная картина, образованная брэгговскими отражениями неупруго рассеянных (термодиффузное рассеяние) электронов в образце. Поскольку неупруго рассеянные электроны распределяются по большим углам, брэгговские отражения от неупруго рассеянных электронов не образуют дифракционных пятен, а образуют пару лишних и дефектных линий (линии Кикучи) соответственно от отражений hkl и -h-k-l .Линии Кикучи низкой интенсивности (дефекты) появляются сбоку от направления падающего луча, тогда как линии Кикучи высокой интенсивности (избыточные) появляются на дальней стороне направления.
При сильном возбуждении отражений низкого порядка hkl и -h-k-l между отражениями образуется полоса высокой интенсивности (избыточная) (полоса Кикучи) из-за сильного эффекта динамической дифракции. Линии кикучи проявляются резко на очень совершенном и толстом кристалле. Шаблоны Кикучи эффективно используются для точной регулировки ориентации кристалла путем наклона кристалла, чтобы линии Кикучи находились на пятнах отражения Брэгга.

(a) Линии Кикуча: когда электроны неупруго рассеиваются в определенной точке O в кристалле, вызывая брэгговские отражения от передней поверхности (F) и задней грани (B) плоскости кристалла, весьма наклоненной против направления падающих электронов I пара линий интенсивности дефектов и избыточной интенсивности, которые называются линиями Кикучи (KL), возникают в положениях (направлениях) брэгговских отражений 1 и 2. Интенсивность линии Кикучи (1) вблизи стороны I ниже, чем у окружающей местности (направлений).Напротив, интенсивность линии Кикучи (2) на обратной стороне от I выше, чем у окружающей области (направлений).
Амплитуда электронов, неупруго рассеиваемых в точке O, велика при малых углах рассеяния и становится малой с увеличением угла рассеяния. Брэгговское отражение (2) от передней грани (F) кристаллической плоскости из-за неупругого рассеяния электронов вблизи направления падения I формирует сильные избыточные и сильные дефектные линии Кикучи. Брэгговское отражение (1) от задней поверхности (B) плоскости кристалла из-за неупруго рассеянных электронов вдали от направления I компенсирует вклады от передней поверхности.Однако, поскольку компенсация последним мала, KL (1) низкой интенсивности (дефект) формируется вблизи стороны I, а KL (2) высокой интенсивности (избыток) формируется на обратной стороне I.

(b ) Преобразование от линий Кикучи к полосе Кикучи: когда угол наклона плоскости кристалла становится малым по отношению к направлению падающих электронов I, разница амплитуд неупруго рассеянных электронов, падающих на плоскости отражения F и B, становится малой. В результате колоколообразная интенсивность линий Кикучи становится низкой, симметричность теряется, но начинает проявляться асимметричная (тип дисперсии) интенсивность.

(c) Полоса Кикучи: когда плоскость кристалла становится симметричной относительно направления падающих электронов (I), амплитуды неупруго рассеянных электронов становятся равными для брэгговских отражений 1 и 2. В результате колокол формируемая интенсивность исчезает, а затем формируется интенсивность дисперсионного типа за счет сильного динамического дифракционного эффекта. В угловой области между положениями (направлениями) 1 и 2 интенсивность становится выше, чем вне области. Эта полоса высокой интенсивности называется полосой Кикучи (KB).

(d) Рисунок Кикучи, полученный из монокристалла Si: видно много пар линий Кикучи, обусловленных отражениями высокого порядка. Вблизи симметричного падения видна полоса Кикучи между «отражением G = 220» и «отражением G = -2-20». Линии Кикучи низкой интенсивности (дефектные (темные)) появляются сбоку от направления падающего луча, тогда как линии Кикучи высокой интенсивности (избыточные (яркие)) появляются на противоположной стороне от направления. (Однако ниже показан паттерн Кикучи с чередованием светлого и темного.)

Освещение по Келеру

Метод лучевого освещения, при котором образец освещается параллельным электронным лучом за счет увеличения возбуждения конденсорной мини-линзы, так что падающий электронный луч фокусируется в предфокусной точке предмагнитного поля линзы объектива. Это освещение используется для наблюдения изображения в светлом поле, изображения в темном поле и изображения высокого разрешения.Если параллельное освещение образца не удается, условия дифракции меняются в зависимости от положения образца. Это может ввести в заблуждение интерпретацию изображения.

Связанный термин

Отношение Крамерса-Кронига

Формула, которая показывает соотношение между действительной и мнимой частями функции отклика в теории линейного отклика. В EELS, «соотношение Крамерса-Кронига» используется при получении диэлектрической функции из функции потерь вещества.

Ларморовое вращение

Когда существуют компоненты магнитного поля, вертикальные по отношению к компоненту скорости электрона, электрон совершает вращательное движение, вертикальное по отношению к компонентам магнитного поля. Это вращательное движение называется «ларморовым вращением».
В просвечивающем электронном микроскопе (ТЕМ), когда электрон, прошедший через образец, движется в вертикальном направлении (сверху вниз), электрон испытывает ламоровское вращение из-за горизонтальных компонент магнитного поля линз магнитного поля.Поскольку в системе формирования изображения используются многоступенчатые линзы с магнитным полем, увеличенное изображение образца формируется на флуоресцентном экране с определенным поворотом относительно образца. Угол поворота определяется ускоряющим напряжением электрона и полными ампер-витками линз магнитного поля.

Состояние Лауэ

Условие, при котором волна атомного масштаба, такая как рентгеновские лучи, электроны и нейтроны, вызывает дифракцию на кристаллической решетке.«Условие Лауэ» эквивалентно условию Брэгга. Условие Брэгга — это инстинктивное скалярное выражение в реальном пространстве. С другой стороны, условие Лауэ является векторным выражением в обратном пространстве, которое необходимо для продвинутого теоретического рассмотрения дифракции.

Функция Лауэ

«Функция Лауэ» выражает интерференционный эффект (интенсивность дифракции) электрона (рентгеновского излучения и нейтрона) из-за периодического расположения элементарных ячеек в кристалле как функции отклонения от угла Брэгга.Угловая ширина дифракции зависит от количества элементарных ячеек в кристалле, когда может применяться кинематическая дифракция. Чем больше число элементарных ячеек в кристалле, тем резче дифракционный пик. Функция Лауэ сообщает нам, что дополнительные максимумы можно наблюдать вместе с пиком Брэгга (главный максимум), но их обычно нельзя увидеть, потому что обычно используемый образец содержит много элементарных ячеек. Функция Лауэ не может выполняться для толстого образца, к которому должна применяться динамическая дифракция.В этом случае угловая ширина дифракции зависит от величины структурного фактора кристалла и появляются сильные побочные максимумы.

Зона Лауэ

Зоны Лауэ определяются как плоскости обратной решетки, перпендикулярные направлению падающего луча. Зона Лауэ, содержащая начало координат (точка обратной решетки, соответствующая точке падения), называется зоной Лауэ нулевого порядка, а зоны Лауэ n-го порядка, отсчитываемые от начала координат до противоположного направления падающего луча, называются зоной Лауэ. Зоны Лауэ n-го порядка.Дифракционная картина рассматривается как сечение точек обратной решетки на зонах Лауэ, пересеченных сферой Эвальда. Точки обратной решетки, принадлежащие одной и той же зоне Лауэ, проявляются в форме круга или дуги на дифракционной картине. Радиус круга или дуги больше для зон Лауэ более высокого порядка.

Lichte focus

Когда величина расфокусировки установлена на значение больше, чем фокус Шерцера, пространственная частота, которая приводит огибающую функцию к 0 (нулю), увеличивается.Затем передаточная функция контраста начинает колебаться между положительными и отрицательными значениями на более низкой пространственной частоте, чем в фокусе Шерцера. В случае восстановления изображения с помощью электронной голографии, амплитуды с отрицательной фазой в секции колебаний могут быть добавлены к амплитудам с положительной фазой путем преобразования знака фазы. При реконструкции изображения с помощью голографии структурное изображение с более высоким пространственным разрешением может быть получено путем установки величины расфокусировки на значение, в два или три раза превышающее фокус Шерцера.Такая величина расфокусировки получила название «фокус Лихте» в честь изобретателя этой техники.

Линия синхронизации

«Линейная синхронизация» означает синхронизацию времени начала сканирования электронного луча в каждом горизонтальном направлении с фазой волны переменного тока при получении изображения STEM. Когда функция линейной синхронизации задействована при получении изображения, влияние внешних помех с частотой (или кратными частотам) источника питания переменного тока становится одинаковым на каждой строке сканирования, а затем внешние помехи возникают в каждом сканировании. строка видимо пропадает . В результате мелкий шум в строке горизонтальной развертки исчезает, а влияние внешних возмущений из изображения STEM уменьшается.

Электронная микроскопия Лоренца

Метод наблюдения магнитных доменных структур ферромагнитного материала с помощью ПЭМ. Электроны, проходящие через ферромагнитный материал, испытывают силу Лоренца, которая зависит от направления намагниченности, поэтому направление их движения изменяется (электроны отклоняются).Смежные магнитные домены испытывают различные отклонения, создавая контраст между магнитными доменами. «Электронная микроскопия Лоренца» имеет два режима: режим Френеля и режим Фуко. В режиме Френеля (режим дефокусировки) отклоненные электронные пучки от соседних доменов накладываются на границу домена, таким образом границы наблюдаются как светлая или темная линия. В режиме Фуко (режим инфокусировки) дифракционные пятна, создаваемые соседними доменами, немного смещены друг к другу в задней фокальной плоскости.Когда для формирования изображения выбирается одно из двух пятен, яркое изображение получается для области, соответствующей выбранному дифракционному пятну, тогда как темное изображение появляется для области, соответствующей невыбранному дифракционному пятну. В обычном ПЭМ, поскольку образец помещен в сильное магнитное поле, весь образец демонстрирует единственный магнитный домен. Чтобы решить эту проблему, используется специальная линза объектива, которая почти не прикладывает магнитное поле к положению образца.

Связанный термин

Сила Лоренца

Сила, действующая на электроны, движущиеся в электрическом и магнитном полях.

Связанный термин

Модель Лоренца

Модель, которая рассматривает колебания связанных электронов в твердом теле при приложении электрического поля извне.»Модель Лоренца» дает классическую модель возбуждений валентных и внутренних электронов.

Функция Лоренца

«Лоренцева функция» — это функция, задаваемая формулой (1 / π) {b / [(x — a) ² + b ²]}, где a и b — константы. Он используется для предварительной обработки фона в спектре и для подбора спектральной интенсивности. Реальные формы спектра лучше аппроксимируются функцией Лоренца, чем функцией Гаусса.

Индекс Миллера

«Индекс Миллера (h, k, l)» определяет плоскость решетки кристалла, которая задается как a / u, b / v, c / w, где u, v и w — точки пересечения плоскости решетки на оси кристалла или координаты, в которых плоскость решетки пересекает оси кристалла, а a, b и c — размеры элементарной ячейки кристалла. Если какое-либо из соотношений (a / u, b / v, c / w) принимает дробное число, элементы индекса Миллера или отношения переписываются целым числом.

Анализатор Moellenstedt

Один из энергетических фильтров колонного типа, который устанавливается между промежуточной линзой и линзами проектора в ПЭМ. В «анализаторе Moellenstedt» аберрация линзы используется для получения дисперсии энергии вместо отклонения магнитным полем или электрическим полем. Первоначальный анализатор Moellenstedt использовал электростатическую линзу, но современный анализатор Moellenstedt использует линзу магнитного поля для ПЭМ с напряжением 100 кВ или более.

Муаровая бахрома

Когда решетка с шагом d ₁ и другая решетка с шагом d ₂, где d ₂ -d ₁ 1 или d ₂, накладываются параллельно, увеличенное появляется решетка с шагом D = d ₁ ･ d ₂ / (d ₂ -d ₁), параллельная исходной решетке. Кайма решетки называется «параллельной муаровой полосой».«Когда две решетки с одинаковым шагом d накладываются друг на друга с поворотом на угол α, появляется увеличенная решетка с шагом D = d / α в направлении, перпендикулярном (на 90 ° разном) к исходной решетке. Полосы решетки называются« вращением » Муаровая полоса ». Примером применения муаровых полос является наблюдение краевой дислокации. Когда идеальная решетка накладывается на решетку, содержащую краевую дислокацию, причем последняя решетка немного поворачивается относительно первой на дислокации, возникает увеличенное изображение дислокации появляется в направлении, перпендикулярном исходной дислокации.

(1a) Изображение слюды в светлом поле с полосами муара, полученное при ускоряющем напряжении 200 кВ.
(1b) Схема вращения муаровых полос. Полосы с увеличенным интервалом появляются, когда кристаллические решетки A и B, которые имеют одинаковый интервал, накладываются друг на друга с небольшим изменением ориентации.

(2) Схема увеличенного изображения дислокации. Увеличенное изображение дислокации формируется, когда идеальная решетка (B) накладывается на решетку, содержащую краевую дислокацию (A ’) с небольшим изменением ориентации.Следует отметить, что увеличенное изображение перпендикулярно исходной дислокации.

Метод Монте-Карло

«Метод Монте-Карло» — это всеобъемлющий термин, обозначающий методы случайной статистической выборки, которые используются для решения детерминированной или вероятностной задачи. Этот метод используется для моделирования процесса, при котором падающие электроны рассеиваются и распространяются внутри образца. Чем больше энергия падающего электронного пучка, тем больше разброс падающих электронов.Чем больше атомный номер и плотность, тем меньше разброс падающих электронов. Например, метод Монте-Карло эффективно используется для получения эффекта атомного номера при количественном анализе в характеристической рентгеновской спектроскопии.

Многополюсный

Мультиполюсник — это электронно-оптический компонент для создания симметричного магнитного поля. Он используется для коррекции аберрации линзы объектива.
Многополюсник изготовлен таким образом, что магнитомягкие металлические стержни наматываются на медную проволоку и размещаются радиально и симметрично относительно оптической оси электронного луча (рис. (А)). В соответствии с желаемой симметрией магнитного поля проектируются различные многополюсники. То есть квадрополюс (рис. (B)), гекса-полюс (рис. (C)), окта-полюс (рис. (D)) и додека-полюс (рис. (E)) используются для ТЕА. Сила магнитного поля на оптической оси варьируется путем регулировки тока, подаваемого на катушки.
В корректоре сферической аберрации (Cs) для линзы объектива используется гекса-полюс (рис. (C)) или додека-полюс (рис. (E)) для создания трехсимметричного магнитного поля. Существует также корректор Cs, состоящий из четырехполюсника (рис. (B)) и окта-полюса (рис. (D)).
Следует отметить, что в корректоре хроматической аберрации (Cc) для линзы объектива используется многополюсный, где электрическое поле накладывается на магнитное поле.

Схема магнитного полюса, катушки и магнитного поля [B] в четырехполюснике
Четырехполюсный
Шестигранник
Окта-полюс
Додека-полюс

Neel wall

«Стенка Нееля» — это один из типов граничной структуры магнитных доменов, направления намагниченности которых антипараллельны или отличаются друг от друга на 180 °.Эта стенка сформирована в тонкопленочном образце. Магнитные диполи, параллельные поверхности образца, непрерывно вращаются в плоскостях, параллельных поверхности у магнитной стенки, и соединяются с диполями соседнего домена с противоположной намагниченностью. На дифракционной картине, образованной двумя соседними магнитными доменами, содержащими стенку Нееля, появляется дуга диффузной интенсивности, соединяющая дифракционные пятна от двух доменов.

Охлаждение Пельтье

«Охлаждение Пельтье» использует эффект Пельтье для охлаждения веществ, в которых тепло выделяется или поглощается, когда электрический ток течет к области контакта различных металлов.Охлаждение Пельтье применяется для уменьшения теплового шума ПЗС-камеры для ПЭМ. Трехступенчатый элемент Пельтье может охладить вещество до -45 ℃. Этот метод охлаждения обычно используется для камер CCD с накоплением данных. Для охлаждающего устройства Пельтье требуется водяное охлаждение теплогенерирующей части (воздушное охлаждение обеспечивает низкую эффективность охлаждения). Современные охлаждающие устройства выполнены компактными по размеру. Для дальнейшего снижения температуры используется жидкий азот.

Связанный термин

Пеннинговый (вакуумный) манометр

Ионизационный датчик с холодным катодом.В манометре Пеннинга (вакуумный) кольцевой электрод (анод) помещается между парой параллельных пластинчатых электродов (катода), и магнитное поле прикладывается параллельно их осям для увеличения расстояния прохождения электронов. В результате постоянный разряд происходит даже при низком давлении, таким образом, датчик Пеннинга может измерять давление в области среднего и высокого вакуума или от 1 до 10 ^-4 Па. Производимый ток пропорционален давлению вакуума. Для ПЭМ датчик используется для переключения системы откачки с диффузионной накачки (DP) на распылительную ионную накачку (SIP), поскольку датчик является надежным и простым в использовании.

Датчик Пирани (вакуум)

Измеритель теплопроводности (вакуум), использующий явление, при котором электрическое сопротивление нагреваемого элемента изменяется в зависимости от температуры. В манометре Пирани (вакуум) металлическая (вольфрамовая) проволока, помещенная внутри трубки, нагревается электрическим током. Теплопроводность металлической проволоки изменяется со степенью вакуума за счет изменения температуры проволоки. Измеряемый диапазон — 0.От 1 до 10 ³ Па. Для ТЕМ манометр используется для определения давления переключения с роторной откачки (RP) на диффузионную откачку (DP).

Poendel Loesung

Если предполагается двухлучевая динамическая дифракция, когда одна дифрагированная волна сильно возбуждается, энергия падающей волны полностью передается дифрагированной волне на толщине, равной половине расстояния погасания. Когда волна проходит еще половину расстояния погасания, энергия дифрагированной волны снова полностью передается падающей волне.Это явление называется «Poendel Loesung». Таким образом, при дифракции электронов интенсивность дифрагированной волны не пропорциональна амплитуде рассеяния отражения, а периодически изменяется с толщиной образца.

Распределение Пуассона

Когда вероятность A равна p, а вероятность того, что A не равна 1 p в определенной популяции, если n частей случайным образом взяты из популяции, вероятность того, что A будет x, равна _n C _x p ^x (1-p) ^nx, что называется биноминальным распределением.Когда вероятность p очень мала, биномиальное распределение становится «распределением Пуассона» e ^-λ ･ λ ^x / x!. В случае ПЭМ распределение Пуассона применяется к вероятности событий неупругого рассеяния. Интенсивности плазмонного рассеяния более высокого порядка в спектре EELS удаляются путем предположения распределения Пуассона. Распределение ям также эффективно используется для оценки ошибок счета в детекторе CCD.

Связанный термин

Птихография

Птихография — это метод восстановления кристаллической структуры (изображения) образца по дифракционным картинам, полученным от каждой точки (области), сканированной по образцу с помощью конвергентного зонда, так что часть освещенной области перекрывается.«Птихо» по-гречески означает «складка». Этот метод был использован в рентгеноструктурном анализе кристаллов.
Птихография для электронной микроскопии привлекла внимание как один из методов получения структурного изображения (восстановления фазы) с атомным разрешением примерно с 2012 г., благодаря появлению высокоскоростной и высокочувствительной камеры, которая обеспечивает быстрое получение двух изображений. -мерное (2D) цифровое изображение вместе с улучшением стабильности микроскопа и усовершенствованием корректора аберраций.В частности, в недавних исследованиях электронной птихографии сообщалось, что получаются изображения структур с низким уровнем шума и высокой контрастностью, что привлекает повышенное внимание. В просвечивающей электронной микроскопии используются следующие два типа методов пикографии.

1) Метод сканирования образца с помощью зонда с расфокусированными сходящимися электронами (рис. (A)).
Образец освещается с помощью зонда с расфокусированными сходящимися электронами для расширения области освещения. Зонд сканируется на образце таким образом, чтобы смежные области освещения частично перекрывались друг с другом.Точки сканирования датчика обычно составляют несколько 10 точек × несколько 10 точек или меньше, в зависимости от области сканирования и размера датчика. Процедура получения структурного изображения (фазового изображения) с помощью этого типа птихографии выглядит следующим образом:
Начальная функция образца принимается равной 1, а функция зонда считается прямоугольной. Волновая функция на выходе образца (произведение функций образца и зонда) подвергается преобразованию Фурье для получения дифракционной картины, интенсивности которой заменяются интенсивностями картины, полученной экспериментально.Обновленная дифракционная картина затем преобразуется обратно в изображение в реальном пространстве с помощью обратного преобразования Фурье, которое дает новую исправленную функцию выходной волны для этого положения зонда. Полученная функция датчика заменяется правильной функцией или исходной. И описанная выше процедура повторяется. Затем расчет переходит к следующей позиции. Вышеупомянутая процедура повторяется до тех пор, пока разница расчетной и экспериментальной дифрактограмм не станет достаточно малой.
Полученное структурное изображение (фазовое изображение) образца показано на рис. (C). Настоящий метод аналогичен традиционному некогерентному дифракционному изображению. Однако следует отметить, что проблема неуникального решения, возникающая при формировании дифракционных изображений, преодолевается из-за дополнительного ограничения, при котором функция образца в области перекрытия соседних областей освещения должна быть одинаковой при вычислении записанных дифракционных картин. . Кроме того, проблема ограниченного поля зрения снимается с помощью техники сканирования.

2) Метод сканирования образца с помощью сфокусированного сходящегося электронного зонда (рис. (B))
Образец освещается сфокусированным сходящимся электронным зондом. Картина дифракции электронов сходящегося пучка (CBED) записывается как 2D-изображение. Зонд сканируется на образце в двух измерениях. Точки сканирования датчика превращаются в огромный четырехмерный (4D) набор данных (2D CBED-шаблоны + 2D-точки сканирования), обычно превышающий несколько 10 тысяч точек.
Процедура восстановления изображения высококонтрастной структуры следующая.Сначала набор RK 4-мерных данных (точки R 2-мерного сканирования + образцы K 2-мерного CBED) преобразуют Фурье относительно точек R 2-мерного сканирования для получения другого набора QK 4-мерных данных (2-мерные пространственные частоты Q + 2-мерные образцы K CBED). В области перекрытия (K ‘) проходящего диска и соседнего дифрагированного диска картины CBED для определенной 2D пространственной частоты q появляется интенсивность фурье-составляющей q структуры (нижняя часть рис. б)). Чтобы улучшить отношение сигнал / шум структурного изображения (фазового изображения), которое должно быть получено, интенсивности за пределами области помех (K ’) устанавливаются равными 0 (нулю).При этом меняется знак (фаза) интенсивностей в зоне помех (K »), расположенной симметрично относительно передаваемого диска. Посредством этой обработки можно положительно добавить или увеличить интенсивности двух областей (K ’и K’ ’), которые обычно исключаются при интегрировании. Затем интенсивности двух областей (K ‘и K’ ‘) 2D-шаблона CBED (нижняя часть фиг. (B)) интегрируются для каждого компонента пространственной частоты q набора данных 4D QK, так что Создается двумерный шаблон пространственной частоты Q ‘.Наконец, эта двумерная пространственная частотная диаграмма Q ‘подвергается обратному преобразованию Фурье для получения структурного изображения (фазового изображения) образца (рис. (D)).

(вычитка д-ром Пэн Ван, Нанкинский университет)

Рис.1
(а) Птихография, при которой образец сканируется расфокусированным конвергентным электронным зондом, так что соседние области освещения частично перекрываются друг с другом. Площадь освещения составляет от нескольких нм до нескольких 10 нм в диаметре. Количество точек сканирования обычно составляет несколько 10 раз несколько 10 или меньше.
(b) Птихография, при которой образец сканируется сфокусированным сходящимся электронным зондом (диаметр зонда: около 0,3 нм или меньше). Количество точек сканирования составляет несколько 100 раз несколько 100 (общее количество превышает несколько 10 тысяч), как и в случае обычного STEM. Высокоскоростная и высокочувствительная камера (пиксельный детектор STEM) используется для получения серии изображений CBED.
(c) Структурное изображение (фазовое изображение) монослоя MoS ₂, восстановленное методом дефокусировки (a).(Данные любезно предоставлены доктором Пэн Ван, Нанкинский университет)
(d) Структурное изображение (фазовое изображение) однослойного графена, восстановленное методом фокусировки (b).

Fig.2
Рис. 2 Сравнение реконструированного изображения структуры (фазы), полученного с помощью Ptychography, в котором образец сканируется с помощью конвергентного зонда, и одновременно полученного изображения ABF однослойного графена, полученного при ускоряющем напряжении 200 кВ.
(а) Структурное изображение (фаза) графена, восстановленное из набора данных 4D.Здесь атомные узлы выглядят яркими.
(b) Порядковое изображение ADF, полученное одновременно с набором данных 4D.
Сравнение двух изображений показывает, что восстановленное изображение структуры (фаза) имеет более высокое отношение сигнал / шум и обеспечивает более высокий контраст, чем изображения ADF.

Преобразование Радона

Преобразование Фурье выполняет преобразование функции декартовых координат (x, y) в функцию переменных, сопряженных с исходными декартовыми координатами.С другой стороны, «преобразование Радона» выполняет преобразование функции двумерных полярных координат (r, θ) в функцию переменных, сопряженных с исходными двумерными полярными координатами. Это преобразование используется для томографии, которая восстанавливает трехмерную структуру образца по изображениям, полученным с помощью электронного микроскопа, при различных ориентациях падающего электрона.

Коэффициент надежности, R-фактор

При структурном анализе с использованием рентгеновского или электронного пучка коэффициент надежности (R-фактор) — это показатель, который выражает степень надежности структуры, полученной с помощью эксперимента

Образование ионной связи — урок. Химия, 8–9 класс.

Строение атома. Строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева

Тренировочные задания

Ответы

Тест по теме «Строение атома»

Электронная конфигурация атома — Электронный учебник K-tree

Для чего изучать электронную конфигурацию элементов?

Сколько электронов в атоме?

Где искать электрон?

Орбиталь

Орбитальное квантовое число l

Магнитное квантовое число ml

Спиновое квантовое число ms

Главное квантовое число n

Номер электрона

Контрольные вопросы (I.2)

Электронное строение и элементарные частицы — КиберПедия

ФИЗИКА ЧАСТИЦ — Тематические тексты

Объяснение предметной частицы (が)

элементарных частиц: Классификация элементарных частиц

Ключевые слова | Глоссарий терминов ТЕА

(L2, L3), (M4, M5)… спектры

(внеосевая) аберрация комы

(масляный) насос диффузионный

Связанный термин

(масло) насос роторный

Аберрации 5-го порядка

α бахрома

Оже-электрон

Связанный термин

Авторадиография (авторадиография в электронной микроскопии)

В-А (вакуумный) манометр

Связанный термин

Бете Ридж

Связанный термин

Метод Бете

Стенка Блоха

волна Блоха

эффект Берша

Приближение Борна

Отражение Брэгга

Зона Бриллюэна

Вектор гамбургеров

CAT (анализ состава по толщине-кайме) метод

Фильтр Кастена-Генри

Корректор CC

Черенковское излучение

Фиг.1

Фиг.2

Метод Клиффа-Лоримера

Цепь высокого напряжения Кокрофта-Уолтона

Связанный термин

Спираль Cornu

Корректор CS

Кольцо Дебая-Шерера

Фактор Дебая-Валлера

Дифракционная съемка

Связанный термин

Друде модель

Время выдержки

Динамический ТЭМ

Связанный термин

Экологический TEM

Сфера Эвальда

Чашка Фарадея

Связанный термин

Принцип Ферма

Связанный термин

Уровень Ферми

Связанный термин

Метод конечных элементов

Связанный термин

Пять аберраций Зейделя

Время обратного отсчета

Корреляция Фурье-оболочки, FSC

Фиг.1

Связанный термин

Маска Фурье

Связанный термин

Синтез Фурье

Магнитное квантовое число m_l

Спиновое квантовое число m_s