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2022-03-20T14:38:53Z

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Physikalische Experimente zur Bestimmung der Eigenschaften der Oberflächen von [[Festkörper]]n benötigen besonders reinliche Bedingungen, bereits eine [[Monolage]] kann zu verfälschten Ergebnissen führen.

In der Praxis hat sich verbunden damit der Begriff der '''Monozeit''' ''t''mono verbreitet. Sie ist ein Maß für die Zeitdauer, in welcher der Festkörper an seiner Oberfläche noch nicht wesentlich durch [[Molekül]]e des in der [[Vakuumkammer]] zwangsläufig vorhandenen Restgases verunreinigt wurde, beschreibt somit die zur Erlangung brauchbarer Ergebnisse zur Verfügung stehende Arbeitszeit.

Die Monozeit ist definiert als Zeitdauer, in welcher sich eine vormals reine Festkörperoberfläche durch Restgasabscheidung mit einer Monolage bedeckt.

Die Definition der Monozeit geht davon aus, dass jedes auf die Oberfläche auftreffende Teilchen mit der [[Wahrscheinlichkeit]] 1 [[Adsorption|adsorbiert]] wird, also auf jeden Fall haften bleibt.

Für die Abscheidung einer Monolage mit der [[Teilchendichte]] ''n''mono gilt:

:<math>j_{\mathrm{ad}} \cdot t_{\mathrm{mono}} = n_{\mathrm{mono}}</math>.

Dabei ist ''j''ad die flächenbezogene Adsorptions[[Änderungsrate|rate]] (d. h. Teilchen pro Fläche und Zeit) und [[proportional]] zur [[Teilchenzahl]] ''n'' sowie zur mittleren Geschwindigkeit <math>\overline{v}</math> der sich niederschlagenden Moleküle, vgl. [[Maxwell-Boltzmann-Verteilung]].

Die Monozeit hängt damit ab von der absoluten Temperatur ''T'' sowie dem im System herrschenden [[Druck (Physik)|Druck]] ''p'':

:<math>t_{\mathrm{mono}} \propto \frac{\sqrt{T}}{p}</math>

Daneben ist die Monozeit ein materialspezifischer Parameter, abhängig von der Stoffkombination aus [[Adsorbens]] (Oberfläche) und Adsorbat (Restgas). Mit
* der allgemeinen [[Gaskonstante]] ''R''
* der [[molare Masse|molaren Masse]] ''M''molar
* der [[Avogadrozahl]] ''N''A
gilt:

:<math>t_{\mathrm{mono}} = \frac{n_{\mathrm{mono}}}{p\cdot N_A}\sqrt{2\pi M_{\mathrm{molar}}RT}</math>

Wie deutlich die Druckabhängigkeit in Erscheinung tritt, sieht man an folgendem Zahlenbeispiel typischer Monozeiten: Bei einem Druck von 10−6 [[Millibar|mbar]] wird größenordnungsmäßig eine Monolage pro Sekunde abgeschieden, im Ultrahochvakuum bei 10−11 mbar liegt die Monozeit bereits im Bereich von 24 Stunden.

[[Kategorie:Oberflächenphysik]]

Monozeit - Versionsgeschichte

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