РЕНТГЕНОВСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ

Рентгеновская кристаллография – это изучение кристаллических структур методами рентгеновской дифракции. Когда рентгеновский пучок бомбардирует кристаллическую решетку в заданной ориентации, он рассеивается определенным образом, характеризуемым атомной структурой решетки. Это явление, известное как дифракция рентгеновских лучей, происходит, когда длина волны рентгеновского излучения и межатомные расстояния в решетке имеют один и тот же порядок величины. В 1912 году немецкий ученый Макс фон Лауэ предсказал, что кристаллы проявляют дифракционные качества. Одновременно В. Фридрих и П. Книппинг создали первые фотографические дифракционные картины. Год спустя Лоуренс Брэгг успешно проанализировал кристаллические структуры хлорида калия и хлорида натрия с помощью рентгеновской кристаллографии и разработал элементарный метод взаимодействия рентгеновских лучей с кристаллами (закон Брэгга). Исследования Брэгга позволили определить ряд простых кристаллических структур на следующие 50 лет. В 1960-х годах возможности рентгеновской кристаллографии были значительно улучшены благодаря внедрению компьютерных технологий. Современная рентгеновская кристаллография обеспечивает наиболее мощный и точный метод определения монокристаллических структур. Структуры, содержащие 100–200 атомов, теперь можно анализировать порядка 1-2 дней, тогда как до 1960-х годов структура из 20 атомов требовала 1-2 года для анализа. С помощью рентгеновской кристаллографии химическая структура тысяч органических, неорганических, металлоорганических и биологических соединений определяется каждый год [1, c. 31].

Существуют несколько методов, которые используются при исследовании кристаллических веществ, газов и жидкостей. Например, порошковый метод. Порошковый метод включает дифракцию коллимированного монохроматического пучка от образца, содержащего огромное количество крошечных кристаллов, имеющих случайную ориентацию. Порошковые исследования проводятся с помощью счетчика Гейгера или пропорционального счетчика дифрактометров. Устройство схематически показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Схематическое изображение счетчика дифрактометра Гейгера для порошковых образцов

Рентгеновские лучи, расходящиеся от мишени при T, падают на образец при O, причем образец представляет собой брикет порошка с плоской поверхностью. Дифрагированное излучение от образца проходит через приемную щель в точке S и попадает в счетчик Гейгера. Во время работы образец вращается с угловой скоростью ω, а счетчик – с 2ω. Расстояния TO и OS сделаны равными для удовлетворения приблизительных условий фокусировки. Фильтр F перед приемной щелью дает эффект достаточно монохроматического луча. Диаграмма записи усиленного выходного сигнала счетчика Гейгера дает прямую зависимость интенсивности от угла рассеяния.

Обнаружено, что газы и жидкости вызывают рентгеновские дифрактограммы, характеризующиеся одним или несколькими ореолами или интерференционными кольцами, которые обычно несколько рассеиваются. Эти дифракционные картины, которые аналогичны таковым для стекол и аморфных твердых тел, обусловлены интерференционными эффектами, зависящими как от электронного распределения каждого из отдельных атомов или молекул, так и от их относительного положения в системе.

Список литературы:

1. Бюргер, М. Рентгеновская кристаллография / М. Бюргер. – М.: Иностранная литература, 1980. - 210 с.