STM 지문 관련해서 질문 몇 개만 드리고 싶습니다

Question

1. 시료의 관찰 가능 시간 = 단분자층 형성시간 으로 봐도 무관한가요?

2. 4문단 본문 내용 중,

" 이 과정에서 음극에서 방출된 전자는 주변의 기제 분자와 충돌하여 기체 분자를 그것의 구성 요소인 양이온과 전자로 분리시킨다. 여기서 자기장은 전자가 양극까지 이동하는 거리를 자기장이 없을 때 보다 증가시켜 주어 전자와 기체 분자와의 충돌 빈도를 높여 준다. "

라는 구절이 있는데, 문맥상 1차 펌프 작용과 2차 펌프 작용은 시료의 관찰 가능 시간을 확보하기 위한 수단이어야 하는데

3문단 본문 내용 중, 단분자층 형성 시간은 단위 면적당 기체 분자의 충돌 빈도가 높을수록 짧다고 서술 되어있습니다.

사실 머릿속에 내용 상의 충돌이 조금 오는데, 문맥상 양이온을 음극으로 당겨 박아 이동 불가능한 상태가 되면 기체 분자수가 감소하여 압력이 감소하고, 이로 인해 단분자층 형성 시간이 증가 하겠구나 라는 생각은 가는데 사실 명확하게 와닿지 않습니다.

3. 사실 이게 제일 납득이 안가는데

- 표면에 달라붙을 확률 ↓, 충돌빈도/면적 ↓, m ↑, p ↓ ▶ 단분자층 형성시간 ↑ (납득)

- 진공 ↑, p ↓, 기체분자수/부피 ↓ ▶ STM ↑ (납득)

- (1번에 질문드린 내용이 맞다면) 단분자층 형성시간 ↑ ▶ STM ↑(납득)

여기까진 가능한데, <보기> 문제 선지 5번을 저는 알 수 없다라고 적었는데

해설지에 보니까 "분자의 질량"과 "충돌 빈도"의 관계를 활용해서 E가 더 낮다고 판단했는데요

저는 이게 위에 관게에서 m이 증가하면 p가 감소 한다는 것 처럼 들리는데 너무 와닿지가 않습니다..

조언 구합니다! 감사합니다

갑작스런 무더위도 코로나도 잘 이겨내고 건강하시기 바랍니다

21학번ㄷ · Accepted Answer

1. 시료의 관찰 가능 시간을 확보하기 위해 진공상태를 만든 것인데, 진공 상태와 단분자층 시간은 상관관계가 있으므로 관찰 시간과 비례하는 것으로 보아도 문제풀이에는 무리가 없을 것 같습니다.
2. 기체 분자의 충돌 빈도에서의 충돌은, 아직 전자라는 개념이 소개되기 이전이기 때문에 기체 분자끼리의 충돌로 이해하는 것이 타당합니다. 또한 본문에 나온 것처럼 기체 분자는 양이온과 전자로 분리되고 나선 더이상 기체 분자가 아니라고 판단할 수 있습니다.
3. 그냥 주어진 자료만 보고 판단하는 것이 옳은 것 같습니다. 당시에도 이야기가 좀 있었던 것으로 기억합니다. e가 d보다 질량이 크므로 단분자층 형성 시간이 길다고 판단할 수 있습니다. 표면에 붙을 확률은 같다고 전재하였고, 따라서 충돌 빈도가 작아야, 단분자층 시간이 깁니다. 또한 질량과 압력은 서술상으론, 동일한 결과를 발생시키는 선행 조건들일 뿐이지 상관관계가 있다고 보기 힘듭니다.

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