Введение

Лангмуир (символ: L) — единица измерения экспозиции (или дозы) поверхности (например, кристалла), используемая в физике поверхностей при ультравысоком вакууме (УВВ) для изучения адсорбции газов. Это практическая единица, не имеющая размерности, и поэтому применяется исключительно в данной области. Названа в честь американского физика Ирвинга Лангмуара.

Определение

Лангмуир определяется как произведение давления газа на время экспозиции. Один лангмуир соответствует экспозиции в 10−6 Торр в течение одной секунды. Например, экспозиция поверхности при давлении газа 10−8 Торр в течение 100 секунд соответствует 1 Л. Аналогично, поддержание давления кислорода на уровне 2,5·10−6 Торр в течение 40 секунд даст дозу в 100 Л.

Перевод

Поскольку разные давления и время экспозиции могут давать одинаковый лангмуир (см. Определение), бывает сложно преобразовать лангмуиры (L) в произведение давления экспозиции на время (Torr·с) и наоборот. Для удобного преобразования между этими величинами можно использовать следующее уравнение: Здесь и – любые два числа, произведение которых равно желаемому значению лангмуира, а – целое число, позволяющее использовать различные значения давления или времени экспозиции при преобразовании. Единицы измерения указаны в [квадратных скобках]. Например, для дозы в 100 Л можно приложить давление 2,5 × 10−6 Торр в течение 40 секунд, таким образом, , и . Однако ту же дозу можно получить, используя давление 8 × 10−8 Торр в течение 1250 секунд, где , , и в обоих случаях.

Использование

Предполагая, что каждая молекула газа, сталкиваясь с поверхностью, прилипает к ней (то есть коэффициент прилипания равен 1), один лангмюир (1 л) приводит к покрытию примерно одного монослоя адсорбированных молекул газа на поверхности. В общем случае, коэффициент прилипания меняется в зависимости от реакционной способности поверхности и молекул, поэтому лангмюир дает нижнюю оценку времени, необходимого для полного покрытия поверхности. Это также объясняет, почему для изучения твердых поверхностей, наноструктур или даже отдельных молекул необходимо использовать ультравысокий вакуум (УВВ). Типичное время проведения физических экспериментов на поверхностях образцов составляет от одного до нескольких часов. Чтобы поддерживать поверхность свободной от загрязнений, давление остаточного газа в камере УВВ должно быть ниже 10−10 Торр.