Лекция № 11.
Основные методы рентгеноструктурного анализа.
Способы получения дифракционной картины можно условно подразделить на 4 основных метода рентгеноструктурного анализа:
1. Съемка неподвижного монокристалла в полихроматическом (сплошном) спектре (метод Лауэ).
2. Съемка вращающегося (качающегося) монокристалла в параллельном пучке монохроматического (характеристического) излучения (метод вращения).
3. Съемка неподвижного монокристалла в широко расходящемся пучке монохроматического (характеристического) излучения (метод Косселя).
4. Съемка поликристаллического порошка в параллельном пучке монохроматического (характеристического) излучения (метод порошка, или метод Дебая – Шерера).
Уравнение Вульфа-Брэгга (Слайд) показывает, что при фиксированной длине волны излучения и фиксированном значении d между какими-то плоскостями монокристалла существует только одно значение угла падения излучения, которое может обеспечить интерференцию. Поэтому при съемке неподвижного монокристалла с использованием монохроматического излучения условия получения хотя бы одного дифракционного максимума могут не выполнятся. Исходя из этого, были разработаны методы получение дифракционной картины путем изменения ориентировки кристалла, или падающего пучка, или с помощью использования сплошного спектра рентгеновского излучения. Для решения этих задач и были разработаны эти четыре основных метода съемки рентгенограмм.
В методе Лауэ неподвижный монокристалл освещается параллельным пучком со сплошным (белым) спектром. Слайд 3. Как мы с вами знаем, сплошной спектр состоит из длин волн от λmin = 12,4/U до λm. Но теперь здесь максимальная длина волны это та длина, которая дает интенсивность дифракционного максимума, превышающую интесивность фона хотя бы на 5%. Таким образом значение λm зависит не только от интенсивности первичного пучка, но и от поглощения рентгеновских лучей в образце и в кассете с фотопленкой (если съемка идет на фотопленку). Например, чем больше плотность исследуемого образца, тем меньше это значение λm.
То есть, в методе Лауэ не предусматривалась возможность ориентации монокристалла таким образом, чтобы он действовал как дифракционная решетка по отношению к единственной длине волны. Если же пучок рентгеновского излучения содержит широкий интервал длин волн, условие дифракции будет выполняться при любой ориентации монокристалла. В пучке белого излучения найдется излучение с длиной волны, удовлетворяющей условию дифракции. С помощью построения сферы Эвальда это условие доказывается строго математически, но мы его рассматривать не будем.
Исторически именно методом Лауэ была получена самая первая рентгенограмма в 1912 году.
Схема съемки рентгенограмм по методу Лауэ показана на слайде 5. Каждому семейству плоскостей со своим значением межплоскостного расстояния соответствует точка на фотопленке. Съемка на просвет позволяет получить рентгенограмму, на которой расположены рефлексы с углом меньше 45 градусов. При съемке на отражение регистрируются рефлексы с углами больше 45 градусов. Оба вида съемки проводят в специально разработанной камере (типа РКСО). Диафрагма вырезает первичный пучок, который направляется на кристалл, закрепленный на гониометрической головке. Она позволяет придавать кристаллу нужную ориентаций путем поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. Для того чтобы разобраться в геометрии дифракционной картины используют построение Эвальда.
При съемке рентгенограмм методом вращения параллельный пучок
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
