Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
—сн2— 6 1,24 1,24 1,24 1,24
—О— 4 0,64 0,64 0,64 0,64
—он— 11 -2,04 1,41 -8,94 1,1
Следует отметить, что скорректированные вклады In V* всегда положительные, как и вклады теплоты сорбции, что лучше соответствует физическому смыслу и восприятию этих величин, поскольку введение дополнительной группы всегда приводит к росту удерживания в ГХ. Скорректированные вклады по-прежнему можно использовать для прогнозирования величин удерживания однотипных производных линейных алканов. При этом также наблюдается достаточно хорошая корреляция между рассчитанными и экспериментальными данными (если, конечно, соблюдаются положения, на которых основана аддитивная схема).
Таким образом, рассмотрение обширного экспериментального материала показывает, что скорректированные вклады групп в удерживание позволяют получить более реальное представление о свойствах сорбентов, а предложенный в работе
[76] прием расширяет возможности этого простого и удобного подхода, поскольку позволяет проводить сопоставление любых неподвижных фаз, которые могут быть исследованы методом ГХ.
320
Методы исследования состава и строения привитых слоев
6.4. Эллипсометрия
Метод эллипсометрии позволяет исследовать толщину привитых слоев, закрепленных на гладких поверхностях, равными достоинствами метода являются высокая чувствительность (до 10~3 нм для эффективной толщины пленки),
Поляризатор Анализатор
Рис. 6.9. Метод эллипсометрии определяет различия в поляризации падающего света и света, отраженного от границы раздела привитый слой — подложка, что позволяет рассчитывать толщину привитых и адсорбированных слоев
недеструктивность анализа, а также возможность исследования кинетики поверхностных реакций (модифицирование, адсорбция и др.) in situ к в реальном времени.
В основе метода лежит исследование отражения или преломления поляризованного света на границе между двумя разнородными средами [140]. Наибольшее распространение получил метод отражательной эллипсометрии, основанный на измерении состояний поляризации падающей и отраженной световых волн. Принцип метода показан на рис. 6.9. При отражении амплитуда и фаза каждой компоненты поляризации (р и s) изменяется скачком, что позволяет определять отношение комплексных френелевских коэффициентов отражения Rp и Rs для р-и s-поляризаций соответственно. Основные уравнения эллипсометрии связывают френелевские коэффициенты отражения и измеряемые углы поляризации анализатора (А) и поляризатора (Р) следующим образом:
п
— — tan Ф • ехр(г • А),
гх-з
Ф = Л,
А = 2Р + тт/2.
На основании Ф и А и выбранной модели поверхности (число слоев) можно вычислить толщину пленки при условии, что показатели преломления пленки и подложки известны. В принципе, эллипсометрия позволяет одновременно определять толщину нанесенного слоя и его показатель преломления, однако для очень тонких пленок с толщиной в несколько нанометров это практически невозможно из-за недостаточной точности измерений. Таким образом, для расчетов толщины монослоев и тонких пленок приходится делать определенные допущения относительно показателя преломления привитого слоя, что вносит известную неопределенность в результаты. Для монослоев алкилсиланов наиболее часто используемые значения показателя преломления равны 1,45 и 1,5, что находится между показателями преломления жидких и кристаллических алканов (1,42-1,44) и кристаллического полиэтилена (1,55) [141].
6.4]
Эллипсометрия
321
Рис. 6.10. «Эллипсометрический образ» кремниевой пластинки (15 X 25 мм) с тремя 4-мм «пятнышками» адсорбированных белков (две параллельные серии) [142].Эффективная толщина слоя ЧСА составляет ~ 2 нм
В современных приборах в качестве падающего света используется монохроматическое лазерное излучение, весьма распространенным является Не — Ne лазер (А = 632,8 нм). В методе спектральной эллипсометрии диапазон используемых длин волн составляет 200-1000 нм, что позволяет исследовать оптические свойства пленок. Разрабатываются методы получения эллипсометрических образов поверхности для сканирования и исследования топографии поверхностных структур (рис. 6.10). В табл. 6.5 собраны характеристики различных эллипсометрических методик, используемых для исследования привитых и адсорбированных органических пленок на неорганических подложках [142].
Таблица 6.5
Различные варианты метода эллипсометрии
Название метода Варьируемые параметры* Получаемая информация/особенность
t А <Р Xi (я, г/) п0 метода
Нулевая эллипсомет- Базовый метод определения
рия (Э.) толщины пленок
Модуляционная Э. X Скорость быстрых процессов на поверхности (~ 10 мс)
Спектральная Э. X Оптические свойства пленок
Э. с переменным уг- X X Микроструктура пленок
лом падения Обобщенная Э. X X X Анизотропия пленок
Э. с переменной дли- X X Рост пленок
ной волны
Э. полного внутрен- X X Исследования непрозрачных
него отражения сред
Э. с получением отоб- X Картография поверхности
ражения поверхности
*t — Время, А — длина волны падающего света, ip — угол падения, \г — состояние поляризации, (х, у) — латеральное разрешение, по — показатель преломления окружающей среды.
