ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ

Рассеяние рентгеновских лучей веществом с сопутствующим изменением интенсивности в разных направлениях из-за интерференционных эффектов. Дифракция рентгеновских лучей является одним из наиболее важных инструментов химии твердого тела, поскольку она представляет собой мощный и легкодоступный метод определения расположения атомов в веществе. Методы дифракции рентгеновских лучей возможны от того, что длины волн рентгеновского излучения порядка 1 нанометра легко получаемы. Когда пучок рентгеновских лучей падает на вещество, рассеянное рентгеновское излучение создается всеми атомами. Эти рассеянные волны распространяются сферически от всех атомов в образце, и интерференционные эффекты рассеянного излучения от разных атомов заставляют интенсивность рассеянного излучения проявлять максимумы и минимумы в различных направлениях.

Некоторые из применений рентгеновской дифракции: дифференциация между кристаллическими и аморфными материалами; определение структуры кристаллических материалов (осей кристаллов, размера и формы элементарной ячейки, положения атомов в элементарной ячейке); определение распределения электронов внутри атомов и по всей элементарной ячейке; определение ориентации монокристаллов; определение текстуры полигренированных материалов; идентификация кристаллических фаз и измерение относительных пропорций; измерение пределов растворимости твердого тела и определение фазовых диаграмм; измерение деформации и малого размера зерна; измерение различных видов случайности, беспорядка и несовершенств в кристаллах; и определение радиальных функций распределения для аморфных твердых тел и жидкостей [1, c. 25].

Существуют методы, используемые при исследовании кристаллических веществ, газов и жидкостей.

Метод Лауэ. Диаграмма Лауэ использует полихроматическое рентгеновское излучение, обеспечиваемое непрерывным спектром от рентгеновской трубки, работающей при 35-50 кВ. Различные дифрагированные пучки имеют разные длины волн, и их направления определяются исключительно ориентациями набора плоскостей с индексами Миллера. Паттерны передачи Лауэ когда-то использовались для определения структуры, но многие их недостатки сделали их практически устаревшими. С другой стороны, картина Лауэ с обратным отражением широко используется при изучении ориентации кристаллов.

Метод вращающегося кристалла. Оригинальный метод вращающегося кристалла был использован в спектрометре Брэгга. Достаточно монохроматический пучок с длиной волны порядка 1 Å коллимируется системой щелей и затем падает на большую вытянутую грань монокристалла, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема спектрометра Брэгга

Спектрометр Брэгга широко использовался для получения количественных данных. измерения интегральной интенсивности от плоскостей, параллельных грани кристалла. Камера установлена ​​под правильным углом с щелью настолько широкой, что все излучение, отраженное от кристалла, может входить и измеряться. Кристалл поворачивается с постоянной угловой скоростью через положение закона Брэгга, и измеряется полная дифрагированная энергия, полученная ионизационной камерой во время этого процесса. Подобные показания с камерой, установленной по обе стороны от пика, дают коррекцию фона.

Список литературы:

1. Абоян, А. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах, газах и жидкостях / А. Абоян. – М.: Иностранная литература, 2014. - 308 с.