openfablab

Да я как-то не очень понял, в какой литературе это искать. Посмотрел и про кинетику, и про лазеры и про спектры. В итоге понял: зря я рассматривал энергию электронов и колебаний отдельно, они составляют единое целое - тогда все становится на свои места.

Спасибо, вот уже становится понятнее. Получается, по-видимому, так: 1) Как бы ни было сильно взаимодействие между встречающимися издалека атомами, даже будь то ионы противоположных знаков, сами по себе (в отсутствие иных частиц) они не могут объединиться. Они, проходя различные этапы образования связи, разгонятся навстречу, "стукнутся" полями внутренних оболочек или ядер, будут отпружинены обратно и разлетятся с той же кинетической энергией, с которой сближались. Таким образом, энергия, выделяющаяся при соединении атомов в молекулу всегда (хоть немного) больше энергии самого высокого электронного уровня в этой новой молекуле, при котором она бы еще могла удержаться как целое. 2) В момент максимального сближения ядер, сильно искажается (?) структура энергетических уровней и электроны "выбрасываются" на высокий (псевдо?) энергетичекий уровень, больший чем мог бы быть в цельной молекуле, но меньший чем тот, что нужен для ионизации атома. Если атомы еще разогнаны навстречу, электроны, ушедшие за энергию ионизации, могут и отвалиться. 3) Это промежуточное состояние имеет большую энергию и колебательную природу, но я читал, что колебательные уровни энергии в молекулах имеют меньшую энергию, чем электронные. Тут некое противоречие. Или колебательные уровни могут иметь и большую энергию, просто они расположены чаще, так что малы не сами энергии, а разности между ними? 4) Переход во вновь образовавшейся молекуле колебательной энергии в электронную может происходить путем передачи кинетической энергии электронам. Значит, у электронов с ростом n растет не только потенциальная, но и кинетическая энергия. Требуют ли этот и обратный процессы точного равенства разностей между колебательными и электронными уровнями? (или "помощи друга" - третьей частицы в отводе избытка энергии). А может, некорректно думать об этих уровнях отдельно, а есть просто разные целостные электронно-колебательные энергетические состояния. 5) Если есть какой-то "энергоотвод" - третья частица, растворитель, поверхность и пр. - то часть энергии отдается ему. Можно предположить, что энергия стремится распределиться между объектами так чтобы их кинетические энергии ("температуры") выровнялись, и поэтому тяжелые и сложные, со многими степенями свободы, "энергоотводящие" частицы могут забрать на себя львиную долю энергии. И при рекомбинации сложных частиц таких проблем не возникает. А в реакции H+H+H2=2H2 "старой" молекуле водорода может передаться до половины энергии. Еще, видимо, взаимодействие при котором передается энергия ограничено по времени, да и геометрически соприкоснуться могут три частицы по разному, потому реальная отдача энергии третьей частице обычно может и не успевать доходить до выравнивания "температур". Эти явления известным образом сказываются на зависимостях скоростей газофазных реакций от давления и температуры. 6) В разреженной среде, где вероятность трехчастичного столкновения очень мала, рекомбинация невозможна даже при криогенных температурах. Поэтому в космосе так много плазмы, ионов и радикалов. Хотя... кажется, там мала и вероятность двухчастичного столкновения . 7) Казалось бы, это значит, что при низком давлении может сколь угодно существовать без рекомбинации плазма. Но на практике она светится и пропадает. Например, в газоразрядных лампах. Происходит ли при этом трехчастичный процесс (т.е. давление не настолько уж низкое), а потом уже излучательный переход, или происходит рекомбинация ион+электрон или радикал+радикал сразу с излучением избытка энергии в виде фотона? Возможны ли химические реакции простых молекул, где вместо третьей частицы избыток энергии сразу же уносит фотон? 8) Изолированная простая молекула в возбужденном состоянии излучает фотон "сразу же" или через некоторое время после появления, или же только при взаимодействии с третьей частицей? Или может спокойно пребывать вечно в этом состоянии? Эти вопросы возникли у меня при попытке написать программку для моделирования простых реакций в Panda3D. Нарисовал два шарика и задал им ньютоновские законы и потенциальную кривую с минимумом энергии на некотором расстоянии. Каково было мое удивление, когда оказалось, что они с некоторого расстояния не могут рекомбинировать в молекулу - именно разлетаются от избытка энергии. Тогда я решил, что что-то не так смоделировал, поставил их вручную на расстоянии, не далеком от минимума энергии - и молекула образовалась. А получается, все так и должно было быть - закон сохранения энергии не проведешь.

Добрый вечер! Стало интересно, как именно выделяется энергия в химических реакциях, но не смог нигде найти ответа. Вот, например, самые простые реакции: рекомбинация атомов водорода, или горение его в кислороде. Как именно происходит в них выделение энергии? Допустим, сблизились два атома водорода. Возникло известное притяжение между электронами и ядрами... и атомы составили молекулу. Выделилась энергия. Но куда? В возбужденное состояние электронов этой молекулы? В фотон? В колебания? Никак не могу себе этого вообразить.

Итак, у нас есть три доступных способа создания и усугубления "домашнего" вакуума. 1) Форвакуумный 2) Диффузионный 3) Геттерный Нужен ли геттерный если есть диффузионный? Есть ли еще какие типы насосов, которые можно обрести самодельно или недорого? Материалы камеры: оргстекло, Ст3, AISI304, вакуумная резина, медь, керамика. Что из этого газит и как? Допустимы ли оцинкованные гайки и шпильки в камере? Чем бы таким протирать все детали от микрогрязи перед помещением в вакуум? Изопропанолом? Почему? Измерение вакуума. Этому вопросу посвящено много споров на чипмейкере. Мне не нравится идея купить советский датчик и к нему городить электронный модуль. Если городить модуль - то можно сделать и сам датчик. итак, у нас есть возможности: 1) Мембранные датчики-манометры с цифровым или аналоговым выходом - можно считать это не вакуум - единицы Па. 2) Определение остаточного давления "по виду искры" - широкий диапазон, но - в прямом смысле - на глаз. 3) По теплопроводности газа Хорошо бы найти способ, напрямую измеряющий длину свободного пробега частицы (скажем, электрона) в газе. Тогда будет удобнее. Например, сделать некое подобие электронно-лучевой трубки и смотреть, насколько далеко, при каком напряжении и насколько дефокусированным попадает луч. Еще сложилось ощущение что хорошо бы перед началом работы - во время откачки - всю камеру посильнее прогреть (чтоб всё улетело) - а потом как следует охладить (чтоб все что не улетело - примерзло) - вплоть до окунания в жидкий азот - и там и работать. Практически это, конечно, малореально (особенно с оргстеклом ), но в идеале - так?

И точно. Остаются до насоса только "сухие" методы очистки. Да ведь и пробулькивание - не панацея. Наверняка не все 100% поглощается.

Хм. А как же тогда масло диффузионного насоса не мешает вакууму? Это хорошо бы. Только азот я не уверен что добуду ((. Можно ли азотную ловушку чем-нибудь заменить?

Верно. Такие опыты можно делать совсем в маленьком объеме, и не обязательно в вакууме. Раз нам нужно защищать насос (а, защищать, наверное, не только от хлора нужно), и вода появляется перед насосом, то нужно некое промежуточное звено чтобы водяные пары не шли обратно в камеру. Может быть, перед водой пробулькивать через вакуумное масло?

Да, необходимо будет предусмотреть кран. Теперь выходная часть более-менее ясна. Осталось продумать входную: генерация и дозирование летучих соединений. Твердое и жидкое, как я понимаю, можно испарять нагревом неподалеку от подложки - и температурой (а может, и шириной отверстия в нагреваемом сосуде) контролировать подачу. А газы - в первую очередь, силан - вырабатывать и очищать где-то неподалеку, приняв меры против воды. Интересно, что будет, если испарять в камере какой-нибудь, скажем, хлорид железа, а подложку, наоборот, охлаждать. Вырастут ли кристаллы или ровная пленка?

Отличная идея. А разве промывалки лучше не после насоса поставить - ведь иначе пары воды в камеру забегут?

Он чересчур велик. А главное - невоспроизводим. А для меня в этом проекте едва ли не самое главное - воспроизводимость в "домашне-гаражных" условиях, чтобы другие, кто заинтересуется опытами, могли повторить без особых заморочек. А может, пустить выход вакуумного насоса в вытяжку через какой-нибудь "дожигатель" чтобы ничего токсичного не могло выйти? Ведь захочется потом и карбонилы и органику всякую позапускать.

А что же это получается, для выращивания пленок нужны целые баллоны этих соединений? Или можно обойтись чем-то в стиле аппарата Киппа "сколько расходуется, столько и вырабатывается"? PS Я хочу экспериментировать в частном доме, тут главное чтобы самого не "напрягло"

Ну хотя бы есть шанс, что они сгорят в атмосфере А вообще, может иметь смысл правильно наладить процесс, так чтобы было не опасно при любом раскладе.

Стало быть, наши реагенты в первую очередь: летучие гидриды (силан, аммиак, метан) и галогениды.

Спасибо, сразу стали видны направления. А насколько сложнее выращивать двухкомпонентные полупроводники?

Вот и я думаю, вряд ли проломит. Собственно, можно было бы подать вакуум, нагреть строительным феном - оно бы втянулось, должно быть, почти сферично. А когда остынет - перевернуть выпуклостью наружу. Но я не хочу без надобности тратить плоские пластинки оргстекла - наверняка будет большой расход их для того чтобы делать вводы различных приборов в вакуум. Это точно. Но и PVD не в каждом гараже встречается А, собственно, в чем Вы видите основную трудность? Я бы хотел в этой установке попробовать и то и то. Для нагрева подложки хочу приспособить индукционную печь - ей и так самое место в вакууме. Интересно, на чем бы таком простом и неядовитом попробовать CVD?