Ленгмюр (единица) - Langmuir (unit)

В Langmuir (символ: L) - единица воздействия (или дозировки) поверхность (например из кристалл ) и используется в сверхвысокий вакуум (UHV) физика поверхности изучить адсорбция из газы. Это практичный блок, а не размерно однородный, и поэтому используется только в этом одном поле. Назван в честь американского физика. Ирвинг Ленгмюр.

Определение

Ленгмюр определяется путем умножения давление газа к моменту воздействия. Один ленгмюр соответствует выдержке 10⁻⁶ Торр во время одного второй.^[1][2] Например, подвергнув поверхность воздействию газа с давлением 10⁻⁸ Торр за 100 секунд соответствует 1 л. Аналогично, поддержание давления газообразного кислорода на уровне 2,5 · 10⁻⁶ Торр за 40 секунд даст дозу 100 л.

Вывод

Обнаружение поверхности в физике поверхности - это тип флюенс, то есть интеграл числового потока (J_N) по времени экспонирования (т), чтобы получить количество частиц на единицу площади (Φ):

${\displaystyle \Phi =\int {J_{N}}\,{\rm {d}}t.}$

Числовой поток для идеального газа, то есть количество молекул газа, проходящих (в одном направлении) через поверхность единичной площади за единицу времени, может быть получен из кинетическая теория:^[3]

${\displaystyle J_{N}={\frac {C{\bar {u}}}{4}},}$

куда C это числовая плотность газа, и ${\displaystyle {\bar {u}}}$ - средняя скорость молекул (нет среднеквадратичная скорость, хотя они взаимосвязаны). Плотность идеального газа зависит от термодинамическая температура (Т) и давление (п):

${\displaystyle C={\frac {N}{V}}={\frac {p}{kT}}.}$

Средняя скорость молекул газа также может быть получена из кинетической теории:^[4]

${\displaystyle {\bar {u}}={\sqrt {\frac {8kT}{\pi m}}},}$

куда м - масса молекулы газа. Следовательно

${\displaystyle J_{N}={\frac {C{\bar {u}}}{4}}=p{\sqrt {\frac {1}{2\pi kTm}}}.}$

В соразмерность между числовым потоком и давлением строго справедливо только для данной температуры и данного молекулярная масса адсорбирующего газа. Однако зависимость есть только от квадратных корней из м и Т. Эксперименты по адсорбции газа обычно проводятся при температуре окружающей среды с легкими газами, поэтому ленгмюровский метод остается полезным в качестве практического устройства.

использование

Предполагая, что каждый газ молекула удары по поверхности прилипают к ней (то есть коэффициент прилипания равно 1), один ленгмюр (1 л) обеспечивает покрытие примерно монослой молекул адсорбированного газа на поверхности^{[нужна цитата ]}. В целом коэффициент прилипания варьируется в зависимости от реактивность поверхности и молекул, так что ленгмюр дает нижний предел времени, необходимого для полного покрытия поверхности.

Это также иллюстрирует, почему сверхвысокий вакуум (СВВ) должен использоваться для изучения твердое состояние поверхности, наноструктуры или даже отдельные молекулы. Типичное время для выступления физические эксперименты на поверхности образцов находится в диапазоне от одного до нескольких часов. Чтобы на поверхности не было загрязнения, давление остаточного газа в камере сверхвысокого вакуума должно быть ниже 10⁻¹⁰ Торр.

Рекомендации

• Лют, Х. (1997), Поверхности и границы раздела твердых материалов. (3-е изд.), Springer.

1. Международный союз теоретической и прикладной химии (1993). Величины, единицы и символы в физической химии, 2-е издание, Oxford: Blackwell Science. ISBN  0-632-03583-8. п. 65. Электронная версия.
2. Альперт, Д. (1953). «Новые разработки в области производства и измерения сверхвысокого вакуума». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 24 (7): 860–876. Дои:10.1063/1.1721395. ISSN  0021-8979.
3. «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-05-28. Получено 2009-05-10.
4. http://www.chem.arizona.edu/~salzmanr/480a/480ants/kmt3dpdf/kmt3dpdf.html