31. Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия. Разрешение и возможности анализа химического состава.

Виды: РЭМ: трансмиссионная (просвечивающую) и растровая (сканирующую).

Трансмиссионная – трансмис. микроскопы, в к-рых тонкопленочный объект просвечивается пучком ускоренных электронов с энергией 50-200 кВ и сверхвысоковольтные 1000-3000кВ. Электроны, отклоненные атомами объекта на малые углы и прошедшие сквозь него с небольшими энергетическими потерями, попадают в систему магнитных линз, которые формируют на люминесцентном экране (и на фотопленке) изображение внутренней структуры (разрешения 0,1 нм)

ТЭМ - получение дифракционных картин (электронограмм), - кристаллич. структуре объектов и точно измерять параметры кристаллических решеток.

Растровая (сканирующая) микроскопия

Растр. электр. микроскоп — основанный на взаимодействии электр-ого пучка с вещ-ом, для получения изображения поверхности объекта с высоким разрешением (нанометры), а т.ж. о составе, строении, св-твах поверхностных слоёв. Увеличение 10-1млн кратное (разрешение от 5-7нм до 1,0-1,5нм).

Принцип работы: в сканировании поверхности образца электронным пучком и анализе отраженных частиц и возникающего рентгеновского излучения от образца (трехмерный рельеф поверх-ти; фазовое различие в кристалл. структур верхн. слоёв; качеств. и количеств. хим. состав верх. слоёв). Отраженные частицы и рентген. излучение улавливается спец. детекторами.

29. Дифференциальная термография при анализе строительных материалов. Эндотермические и экзотермические эффекты, расшифровка спектральной информации.

С помощью термографии изучают состав мин. сырья для производства строит. материалов, опр-ют температуру Т, при к-рой в материалах происходят физ—хим. превращения, исследуют процессы твердения вяжущих.

Термогр-ия основывается на явлениях:

– изменении энтальпии вещества при нагревании (дифференциальный термич. анализ ДТА);

– изменении массы вещества при нагревании (термогравиметрия);

– изменении размеров образца при нагревании (дилатометрия);

– изменении электропроводности образца при нагревании.

Кривая записи изменения к-л свойства вещ-ва от времени нагрева - термограмма. Можно использовать методы отдельно либо комплексно. Одновременная запись изменения энтальпии и изменения массы образца в процессе нагревания – дериватографии (ДТА+термогравиметрия).

ДТА при нагревании измеряют энтальпию (теплосодержание). По мере нагревания Т образца сравн-ют с Т эталона – вещества, Т которого практически совпадает с Т печного пространства.

При некоторых значениях Т в образце начнутся фазовые превращения или химические реакции, к-рые сопровождаются поглощ-ем тепла, т.е. эндотермические процессы, то образец будет нагреваться медленнее печного пространства. Если в образце начнутся превращения, к-рые сопровождаются выделением тепла, т.е. экзотермические процессы. - дополнительный разогрев образца, и его Т будет > температуры печного пространства до тех пор, пока не завершится экзотермическое превращение.

Эндотермич. эффекты: плавление, испарение, изменение кристалл. структуры, либо хим. реакциями дегидратации, диссоциации.

Экзотермич. эффекты, окисление и некоторые структурные превращения.

Кривая зависимости Т образца от времени называется кривой нагревания, или кривой термографии. Точки перегиба на - превращения в образце. Для более точного опр-ния Т превращения пользуются дифференциальной формой записи (отсюда название метода ДТА). В ходе нагревания записывают разность температур образца и эталона. Кривая зависимости ∆Т от времени нагрева - кривой ДТА. Если в ходе нагревания образец не претерпевает никаких превращений, то ∆Т = 0 – на кривой ДТА горизонтальный участок, - базисной, нулевой, линией. Происходит эндотерм. превращение, то ∆Т<0 – на кривой ДТА появляется термич. пик (вниз). И, наоборот, при экзотерм. превращении в образце ∆Т>0 – на кривой ДТА появляется термич. пик (вверх).

Дериватограмма запис-ся автом-ски на светочувствительной бумаге.

– изменение энтальпии (кривая ДТА);

– изменение массы (кривая ТГ);

– скорость изменения массы (кривая ДТГ);

– изменение температуры (кривая Т).

штриховка температуры через 200С. штриховка массы через соответствует 1 мг.

30. ИК-спектральный анализ в строительном материаловедении

Спектры поглощения в ИК области обусловлены переходами между колебательными и вращательными уровнями молекул в основном электронном состоянии.

ИК спектроскопию для качеств-ого и колич-ного анализа, для исследования структуры веществ. ИК-спектры испол-ют для идентификации веществ или для обнаружения в молекуле вещ-ва функциональных групп. Результирующий спектр молекулы может дать точный ответ о структуре лишь для простых случаев. ИК-спектры сложных соединений сравниваются со спектрами простых соединений.

Колебательные полосы опр-ных групп атомов имеют одинаковые или близкие частоты их называют характеристическими.

Для отнесения пиков поглощения к соот-щим группам атомов надо пользоваться спец. таблицами. Полосы поглощения веществ различного типа могут перекрываться. При рассмотрении характеристических частот следует учитывать, что наличие сопряжения, водородной связи и т. п. может вызвать смещение характеристической полосы.

Закон Бугера - Ламберта – Бера, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде. ,где I₀ — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, k_λ — показатель поглощения

ИК-методы можно для исследования тв. тел, газов и жидкостей (жидкость между пластинками 10-100 мкм). Тв. вещ-ва - пасты из порошка и небольше кол-во иммерсионной жидкости (вазелинового масла), помещенной между двумя пластинками из КВr или NaCl. В канал сравнения помещают в этом случае пластинку из КВr или NaCl двойной толщины. Навеску тв. вещ-ва можно смешать с бромидом калия и запрессовать в таблетку (диск). Полученный образец снимается относительно диска, приготовленного из чистого бромида калия. Образцы некоторых вещ-в могут быть в виде пленки, спектр к-рой регистрируется непосредственно.

Для качественного анализа в ИК-области используют двухлучевые приборы. Один из двух эквивалентных лучей проходит через образец, второй - через кювету сравнения.

Однолучевые приборы для количественных анализов. Оптика приборов должна быть прозрачна для ИК-лучей. Во всех ИК-спектрофотометрах используют отражательную оптику, так как в ИК-области спектра большинство металлических поверхностей обладает хорошей отражательной способностью.