Experimental x-ray studies of liquid surfaces

Abstract......Page 3
Table of Contents......Page 6
Acknowledgements......Page 31
Introduction......Page 32
Overview......Page 33
Bibliography......Page 38
Index of Reflection......Page 52
X-Ray Surface Techniques: Overview......Page 54
Ideal Surface: Fresnel Reflectivity......Page 55
 Born Approximation vs. Dynamic Parratt Formalism......Page 57
Form Factor: Examples......Page 58
Flat surface with a gradual interfacial profile......Page 59
Crystalline and Quasi-Crystalline Model......Page 60
High-density surface layer......Page 62
Solids vs. Liquids......Page 64
Off-specular diffuse scattering......Page 65
Specular Reflectivity and Local Density Profile......Page 69
Integration of the Resolution Function......Page 73
Synchrotron Radiation Sources......Page 78
Liquid Surface Spectrometer......Page 79
Active Vibration Isolation System......Page 83
Ultra High Vacuum Chamber......Page 84
Liquid Metal Sample preparation......Page 85
Surface Cleaning by Ion Sputtering......Page 87
Curvature Effects......Page 89
Bibliography......Page 95
Velasco's Theory......Page 101
Candidates for X-ray Study of Atomic Layering......Page 103
Distorted Crystal Density Model......Page 105
Model Description......Page 107
Fitting Functions......Page 108
X-Ray Reflectivity Comparison......Page 111
X-Ray Diffuse Scattering Data: Liquid In......Page 115
Bibliography......Page 118
Introduction......Page 122
Experimental Details......Page 124
Sample Preparation......Page 125
Electron Density Model......Page 126
Discussion......Page 129
Bibliography......Page 133
Abstract......Page 136
Introduction......Page 137
Experimental Details......Page 140
Theory......Page 143
Experimental Results......Page 149
Discussion......Page 153
Bibliography......Page 160
Introduction......Page 167
Sample Preparation......Page 171
Experimental geometry......Page 172
X-Ray Diffuse Scattering Measurements......Page 173
X-Ray Reflectivity Measurements......Page 174
Oxidation Studies......Page 176
Bibliography......Page 178
Abstract......Page 183
Introduction......Page 184
Experimental Details......Page 186
Advantages of Linear Detector......Page 193
Diffuse Scattering Data: Eta Effect......Page 195
Specular Reflectivity Data......Page 197
Surface Structure Factor Data......Page 200
Bibliography......Page 202
Introduction......Page 208
Effect of Capillary Waves......Page 212
Experimental Details......Page 213
X-ray Diffuse Scattering Data......Page 215
X-ray Reflectivity Data......Page 218
Bibliography......Page 222
Introduction......Page 228
Experimental......Page 230
X-ray reflectivity measurements......Page 231
The Surface Structure Factor......Page 233
The Case For Exclusion of Surface Impurities......Page 240
Grazing Incidence Fluorescence Scattering......Page 241
Resonant X-ray Reflectivity......Page 243
Bibliography......Page 249
Abstract......Page 254
Introduction......Page 255
Surface X-ray Scattering Techniques......Page 257
Experimental......Page 260
Surface Segregation in Ga-In......Page 261
Wetting phase transition in Ga-Bi......Page 262
Pair formation in Hg-Au......Page 270
Bibliography......Page 271
Liquid Metals and Surface Induced Order......Page 276
Surface Structure of Binary Liquid Alloys......Page 279
K-Na......Page 280
Ga-Bi......Page 282
Bibliography......Page 284
Abstract......Page 289
Introduction......Page 290
Experimental Details......Page 293
X-ray Reflectivity and Modelling......Page 295
Experimental Results......Page 301
Analysis and Discussion......Page 306
Dilute Au limit and Capillary Wave Roughness......Page 308
Au-rich limit and Surface Phase Formation......Page 313
Bibliography......Page 315
Introduction......Page 323
Experimental Setup......Page 325
Sample Preparation......Page 326
Electron Density Model......Page 328
Data Fitting Analysis......Page 330
Bibliography......Page 333
Introduction......Page 337
Experimental Techniques......Page 340
Results......Page 342
Bibliography......Page 347
Introduction......Page 351
Bulk and Surface Structure......Page 352
Experimental Techniques......Page 354
Results......Page 356
Bibliography......Page 360
Abstract......Page 364
Introduction......Page 365
Bulk & Surface Thermodynamics......Page 368
Experiment......Page 373
Wetting film structures approaching (l/l/v)-coexistence......Page 378
Wetting film structures: On (l/l/v)-coexistence......Page 381
Square Gradient Theory......Page 384
Capillary Wave Excitations on the (l/l) Interface......Page 387
Intrinsic Profile and (l/l) interfacial tension of Ga-Bi......Page 389
(l/l) interfacial tension of Ga-Pb......Page 394
Wetting Phenomenology at the Free Surface......Page 396
Summary......Page 401
Appendix: Bulk thermodynamics......Page 403
Bibliography......Page 405