1. Úlohy:

Odmerajte hrúbku jednej vrstvy RTG difrakciou na tenkých vrstvách.

2. Teoretický úvod:

 

Na meranie hrúbky vrstvy RTG difrakciou je potrebné pripraviť vrstvu zloženú z 9 - 10 tenkých vrstiev a odmerať ich hrúbku. Túto vrstvu sme pripravili 10-timi posunmi (prechodmi) zariadenia na podložke z kremíka typu P. Pred nanesením daných vrstiev sme kremíkovú podložku vyčistili roztokom (Pyraňa - H₂SO₄ a HCl), nakoľko sa kremík na vzduchu znečisťuje a meranie si vyžaduje čo najčistejší povrch. Takto upravenú podložku sme opláchli v destilovanej a deionizovanej vode a ofúkli N₂, čím sme dostali hydrofilný povrch. Na kremíkovú podložku s upraveným povrchom sme následne naniesli vrstvičky kyseliny stearovej (C₁₇H₃₅COOH).

 

 

Pri RTG difrakcii platí pre hrúbku vrstvy a vybrané charakteristické vlastnosti žiarenia všeobecný vzťah :

 

 

 

z ktorého hrúbku vrstvy vyjadríme ako :

 

kde : d – je hrúbka vrstvy

l – vlnová dĺžka

q – fázový posun

n – poradové číslo maxima

 

 

3. Namerané hodnoty:

 

Poradové číslo	q [°]	d [10-10 m]
2	2,07	49,56
3	3,09	49,82
4	4,12	49,84
5	5,14	49,96
6	6,16	50,05
7	7,19	50,06
Priemerná hodnota		49,88

 

 

 

 

4. Zhodnotenie:

 

Metódou RTG difrakcie na tenkých vrstvách sme určili hrúbku jednej vrstvičky na 49,88 Å - 49,88 . 10^-10 m. Kvalitu nanesených vrstvičiek mnoho ovplyvniť viacero okolností pri jej vytváraní, ako napríklad rýchlosť posunu zariadenia, na ktorom sa vrstvičky vytvárali. V našom prípade bola rýchlosť približne v = 3 mm . min^-1.

Úlohy:

1.) Naneste deväť vrstiev kyseliny stearovej na Si podložku.

 

2.) Rtg spektroskopiou stanovte hrúbku jednej vrstvy.

Experimentálna časť:

Parametre nanášania vrstiev:

Podložka: Si - typ P

Rýchlosť ponoru: 3 mm/min

Udržiavané povrchové napätie: 20 nN/m

Namerané hodnoty:

Výpočty:
l=	0,17903	nm
N=	1
f[°]	2,069997	3,090439	4,121093	5,14037	6,160628	7,196603
d[nm]	2,478239	3,320771	3,736817	3,99638	4,17062	4,287308
N=	2
f[°]	2,069997	3,090439	4,121093	5,14037	6,160628	7,196603
d[nm]	4,956478	4,981156	4,982423	4,995476	5,004744	5,001859
N=	3
f[°]	2,069997	3,090439	4,121093	5,14037	6,160628	7,196603
d[nm]	7,434717	6,641541	6,228028	5,994571	5,838868	5,716411
	n	d[nm]	sd[nm]
	1	3,665023	0,617088
	2	4,987023	0,0163
	3	6,309023	0,585296

Záver:

 

Z výsledkov vyplýva, že difrakčný graf musí byť zobrazený odo druhého maxima, kedy sú najmnšie smerodajné odchýlky. Prvé maximum nebolo použité pre vysoké zašumenie od primárneho zväzku. Odmeraná hrúbka vrstvy je 4,98723 ± 0,0163 nm.