分子束——表面散射装置

分子束—表面散射技术是研究气体—表面相互作用动力学的有力工具.它的主要突破在于从分子(原子)量度来揭示诸如催化、腐蚀、吸附,脱附和能量适应等宏观的气体—表面作用过程.它同时也是一种表面分析的工具. 本文概述了本实验室研制的一台分子束—表面散射装置的总体设计(包括分子束源、调制室、分析室、真空系统及测试系统等的设计),接着评述已建成的该装置的性能及实验技术(包括束强度、束速度及束截面的测量,分子束张弛谱、束平动能的改变、沾着几率的测量及表面吸附物的化学态分析等),最后举例说明本装置的应用.

甲烷在Ni表面及La薄膜上激活解离化学吸附

利用分子束技术改变甲烷的平动能E_k来研究E_k及其法向分量E_n对甲烷在Ni表面及La薄膜上激活解离吸附的影响。对CH_4/Ni及CH_4/La系统,当甲烷的平动能E_k分别低于58.5kJ·mol^(-1)及52.3kJ·mol^(-1)时,没观察到甲烷的解离吸附。当甲烷的平动能超过此阈值时,即对CH_4/Ni系统,当Ek=58.5增至63.8kJ·mol^(-1)时,初始沾着几率s_0由0至0.54线性增加;对CH_4/La系统,当E_k=52.3增至63.8kJ·mol^(-1)时,S_0由0至0.49线性增加。这些结果表明,两个系统的化学吸附是不经过前趋态的直接化学吸附。最后求出CH_4/Ni,CH_4/La系统的表观活化能分别为46.8kJ·mol^(-1)和38.1kJ·mol^(-1)。