Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 519728)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Программный пакет Wien2k. Ч. 2. Моделирование рентгеновских эмиссионных и абсорбционных спектров (90,00 руб.)

0   0
АвторыМанякин Максим Дмитриевич, Дубровский Олег Игоревич, Лихачев Евгений Робертович, Курганский Сергей Иванович
ИздательствоИздательский дом ВГУ
Страниц21
ID683716
АннотацияПодготовлено на кафедре физики твердого тела и наноструктур физического факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендовано бакалаврам 3–4 курсов и магистрантам 1–2 курсов очной формы обучения физического факультета.
Программный пакет Wien2k. Ч. 2. Моделирование рентгеновских эмиссионных и абсорбционных спектров [Электронный ресурс] / М.Д. Манякин, О.И. Дубровский, Е.Р. Лихачев, С.И. Курганский .— Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2017 .— 21 с. — 21 с. — Режим доступа: https://rucont.ru/efd/683716

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Программный_пакет_Wien2k.__Ч._2._Моделирование_рентгеновских_эмиссионных_и_абсорбционных_спектров_.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПРОГРАММНЫЙ ПАКЕТ WIEN2k. Часть 2 Моделирование рентгеновских эмиссионных и абсорбционных спектров Учебно-методическое пособие Воронеж Издательский дом ВГУ 2017
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ 1. Алгоритм расчета рентгеновских спектров излучения (эмиссии) и поглощения (абсорбции) твердых тел ........................................... 4 2. Учет электронных вакансий. Правило конечного состояния ..................... 10 3. Создание суперъячейки .................................................................................. 12 4. Вычисление рентгеновских спектров поглощения ..................................... 16 5. Пример расчета рентгеновского спектра поглощения ................................ 18 Библиографический список ............................................................................... 20 3
Стр.3
Опишем значения основных параметров, приведенных в файле case.inxs. Строка 1: заголовок файла (не влияет на результат расчета). Строка 2: порядковый номер атома (в файле кристаллической структуры case.struct), рентгеновский спектр которого нужно вычислить. Строка 3: главное квантовое число n остовного состояния электрона, участвующего в образовании спектра (см. табл. 1, рис. 3). Строка 4: орбитальное квантовое число l остовного состояния электрона, участвующего в образовании спектра (см. табл. 1, рис. 3). Строка 5:  split – параметр, задающий величину спин-орбитального расщепления (например, между LII и LIII краями) в эВ;  int1, int2 – параметры, указывающие относительную интенсивность краев спектра при учете спин-орбитального расщепления. Значения 0; 0,5; 0,5 для split, int1, int2 дают несмещенный спектр. Строка 6: EMIN, DE, EMAX – энергетические параметры: минимальная энергия, шаг по шкале энергии и максимальная энергия, определяющие диапазон для расчета спектра. Все значения задаются в эВ относительно уровня Ферми. Строка 7: ключевое слово, определяющее тип рассчитываемого спектра  EMIS – рентгеновский спектр излучения (эмиссионный);  ABS – рентгеновский спектр поглощения (абсорбционный). По умолчанию выбирается этот вариант. Строка 8: S – величина спектрометрического уширения. Для спектра поглощения S включает в себя как экспериментальное уширение, так и уширение остовного уровня. 6
Стр.6
Строка 9: gamma0 – параметр, задающий величину уширения, связанного с конечным временем жизни остовного состояния. На рис. 3 показаны возможные абсорбционные переходы электронов в твердых телах с обозначением начальных состояний и соответствующих данным переходам спектральных краев. Рис. 3. Абсорбционные электронные переходы в твердом теле Все внесенные в файл изменения следует сохранить, нажав на кнопку Save and continue в верхней части экрана. После этого пользователь будет возвращен к рабочему окну программы xspec (рис. 1) и сможет продолжить последовательное выполнение действий. 7
Стр.7
Т а б л и ц а 1 Квантовые числа, характеризующие рентгеновские спектры Начальное состояние Рентгеновское обозначение L1 L2 L3 Спектроскопическое обозначение K 1s1/2 2s1/2 2p1/2 2p3/2 3s1/2 3p1/2 3p3/2 3d3/2 3d5/2 4s1/2 4p1/2 4p3/2 4d3/2 4d5/2 4f5/2 4f7/2 5s1/2 5p1/2 5p3/2 5d3/2 5d5/2 Квантовые числа начального состояния n M1 M2 M3 M4 M5 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 O1 O2 O3 O4 O5 1 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 l 0 0 1 1 0 1 1 2 2 0 1 1 2 2 3 3 0 1 1 2 2 j 1/2 1/2 1/2 3/2 1/2 1/2 3/2 3/2 5/2 1/2 1/2 3/2 3/2 5/2 5/2 7/2 1/2 1/2 3/2 3/2 5/2 Симметрия конечного состояния p p s или d s или d p s или d s или d p или f p или f p s или d s или d p или f p или f d d p s или d s или d p или f p или f Действие: x xspec – запуск программы xspec. Будет произведен расчет рентгеновского спектра. Действие: plot – запуск интерфейса для графического построения спектров. Откроется окно, аналогичное приведенному на рис. 4. 8
Стр.8
Рис. 4. Окно редактора графического построения рентгеновских спектров В пустых полях задаются начальные и конечные значения по осям координат (x = энергия, y = интенсивность). В выпадающем меню указывается, какой именно график следует построить. Типы графиков: broadened spectrum – рентгеновский спектр с учетом размытия; unbroadened spectrum – рентгеновский спектр без размытия; matrix elements L+1 – матричные элементы перехода для состояний, характеризуемых квантовым числом l + 1; matrix elements L-1 – матричные элементы перехода для состояний, характеризуемых квантовым числом l – 1; core wavefunction – волновая функция остовного состояния.  Внимание! При попытке расчета рентгеновского спектра может появиться сообщение об ошибке. В этом случае необходимо вернуться к редактированию файла case.inxs и проверить, не была ли допущена ошибка при работе с ним. Возможно, указан неверный номер атома или значения квантовых чисел n, l. Также возможна ситуация, когда состояние, участвующее в образовании спектра, не является остовным. В этом случае следует вернуться к этапу lstart (см. [1]) и изменить энергию отделения Es так, чтобы нужное состояние стало остовным, т.е. уменьшить величину Es по модулю |Es new| < |Es old|. 9
Стр.9
2. Учет электронных вакансий. Правило конечного состояния Описанная в предыдущем разделе последовательность действий позволяет провести вычисления XES и XAS спектров для идеального кристалла. При этом электронная структура моделируемого образца рассчитывается в основном энергетическом состоянии, т.е. считается, что образец обладает минимальной возможной энергией, при которой все его электроны локализованы на своих уровнях и зонах. Однако необходимо учитывать, что при проведении реального эксперимента образец подвергается внешнему воздействию, в результате которого его электронная структура изменяется. Теоретическое описание подобных процессов подчиняется так называемому «Правилу конечного состояния» [2]. Для его пояснения рассмотрим процессы, приводящие к возникновению рентгеновских спектров. 1. На рис. 5, а схематически изображен процесс образования L2,3 рентгеновского эмиссионного спектра. Вначале пучок высокоэнергетических электронов бомбардирует исследуемый образец и выбивает электроны с его остовного уровня. В результате на остовном уровне образуется вакансия, которая затем заполняется электроном, переходящим из валентной зоны. Этот переход сопровождается испусканием (эмиссией) рентгеновского фотона, в результате чего происходит образование спектра XES. Поэтому в данном случае в конечном состоянии имеется заполненный атомный остов и вакантное состояние (дырка) в валентной зоне. Эта дырка обычно хорошо экранирована валентными электронами и не оказывает влияния на форму спектра, который выглядит так же, как и в основном энергетическом состоянии. Следовательно, для расчета спектра XES достаточно смоделировать элементарную ячейку материала и выполнить последовательность действий, описанную в предыдущем разделе. 10
Стр.10

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически