Физические методы исследования. Часть 1. Бондарев Ю.М - 17 стр.

UptoLike

Составители: 

17
видно, что каждому пятну на лауэграмме можно сопоставить нормаль к кристаллической
плоскости , отразившей луч . Т .е., если провести плоскость через первичный и отраженный
луч , то нормаль будет лежать в этой же плоскости, по другую сторону от луча, и будет
образовывать с лучом угол 90°-
ϑ
. Таким образом , приходим к следующему правилу построения
проекции. Копируем рентгенограмму на кальку, определив предварительно для каждого
пятна угол
ϑ
по формуле (7). Накладываем кальку на сетку Вульфа и последовательно
совмещаем каждое пятно рентгенограммы с одним из диаметров сетки. Выход нормали
плоскости, создавшей данное пятно, будет лежать по другую сторону центра проекции на
том же диаметре на угловом расстоянии
ϑ
от основного круга проекции. Таким способом на
той же кальке строится стереографическая проекция кристалла.
Так как пятна эллипса (или гиперболы) соответствуют плоскостям зоны и так как
нормали всех плоскостей зоны лежат в одной плоскости , то пятна эллипса (гиперболы)
должны лечь на меридиан сетки Вульфа (чтобы это увидеть в каждом отдельном случае, сетку
надо повернуть по отношению к кальке). Выход оси зоны на 90
о
от меридиана сразу
может быть отмечен на кальке.
Возвратимся теперь к задаче об определении ориентировки кристалла. Предположим, что
имеется цилиндрический монокристальный образец . Ориентировка кристаллической решетки
по отношению к оси цилиндра может быть определена лишь рентгеновским способом .
Установим ось цилиндра строго перпендикулярно лучу, снимем лауэграмму и построим ее
стереографическую проекцию. На этой проекции мы можем отметить выходы важнейших осей
зон , мы знаем , какой угол эти оси образуют с первичным лучом , выходящим в центр проекции
(а следовательно, и с осью цилиндрического образца), но не знаем их индексов . Однако
опыт показывает , что наиболее четко выраженные эллипсы принадлежат одному из
простейших направлений [100], [110] или [111]. Если речь идет о кристалле кубической
системы , то надо запастись сетками для указанных направлений и далее произвести по
стереографической проекции поворот кристалла так , чтобы ось зоны попала бы в центр
проекции. Теперь остается сравнить полученную картину со стандартной . Если сравнение
покажет , что полученная картина не совпадает с шаблоном для одного из трех простейших
направлений, то работу следует повторить для оси другой зоны . Опыт показывает , что 2-3
попытки всегда увенчаются успехом .
Метод порошка (рентгенография поликристаллических материалов). Подлежащее
исследованию вещество не всегда можно получить в виде монокристалла. Более того, во многих
природных и синтетических, технически важных материалах кристаллическое вещество
находится в виде поликристалла, и важно иметь возможность изучить его структуру именно
в таком состоянии. Поликристаллический материал состоит из множества мелких
монокристаллов. Такой образец может представлять собой либо агрегат плотно сцепленных
между собой кристалликов , как , например, в металлах , сплавах металлов , многих минералах
и керамических материалах , либо измельченный порошок данного вещества .
В рентгеноструктурном методе порошка используют монохроматическое рентгеновское
излучение. При этом чаще всего в качестве монохроматического излучения используются
линии
12
KuK
αα
металлов от хрома (Z = 24) до молибдена (Z = 42), длины волн которых
лежат в интервале от 0,23 до 0,07 нм .
Для получения рентгенограмм этим методом параллельный монохроматический пучок
направляется на поликристаллический образец . Поскольку в порошке имеются кристаллы
любой ориентации по отношению к лучу, всегда найдутся такие кристаллы, положение
которых отвечает условию Вульфа-Брегга.
С помощью рентгенографии на поликристаллических образцах можно решить
следующие задачи :
- определить параметры элементарной ячейки неизвестного вещества ;
- провести структурный анализ несложных структур ;
- провести качественный фазовый анализ: т.е. идентифицировать
кристаллические фазы в минералах , сплавах и т . п . на основе присущих им значений
                                                  17
ви дно, что к аж домупятнуна лауэграмме можно сопостави ть нормаль к к ри сталли ческ ой
плоск ости , отрази вш ей луч. Т .е., если провести плоск ость через перви чны й и отраженны й
луч, то нормаль будет лежать в этой же плоск ости , по другую сторонуот луча, и будет
образовы ватьслучом угол 90°- ϑ . Т ак и м образом, при х оди м к следую щ емуправи лупостроени я
проек ци и . Копи руем рентгенограммуна к альк у, определи в предвари тельно для к аж дого
пятна угол ϑ по ф ормуле (7). Н ак лады ваем к альк уна сетк уВ ульф а и последовательно
совмещ аем к аждое пятно рентгенограммы с одни м и з ди аметров сетк и . В ы х од нормали
плоск ости , создавш ей данное пятно, будет лежать подругую сторонуцентра проек ци и на
том же ди аметре на угловом расстояни и ϑ от основногок руга проек ци и . Т ак и м способом на
той жек альк естрои тся стереограф и ческ ая проек ци я к ри сталла.
      Т ак к ак пятна э лли пса (и ли ги перболы ) соответствую т плоск остям зоны и так к ак
нормали всех плоск остей зоны лежат в одной плоск ости , то пятна элли пса (ги перболы )
должны лечьна мери ди ан сетк и В ульф а (чтобы этоуви детьвк аждом отдельном случае, сетк у
надо повернуть по отнош ени ю к к альк е). В ы х од оси зоны на 90 о от мери ди ана сразу
может бы тьотмечен на к альк е.
      В озврати мся теперьк задачеоб определени и ори енти ровк и к ри сталла. П редположи м, что
и меется ци ли ндри ческ и й монок ри стальны й образец. О ри енти ровк а к ри сталли ческ ой реш етк и
по отнош ени ю к оси ци ли ндра может бы ть определена ли ш ь рентгеновск и м способом.
У станови м ось ци ли ндра строгоперпенди к улярнолучу, сни мем лауэграммуи построи м ее
стереограф и ческ ую проек ци ю . Н а этой проек ци и мы можем отмети тьвы х оды важней ш и х осей
зон, мы знаем, к ак ой угол эти оси образую т сперви чны м лучом, вы х одящ и м вцентрпроек ци и
(а следовательно, и с осью ци ли ндри ческ ого образца), но не знаем и х и ндек сов. О днак о
опы т пок азы вает, что наи более четк о вы раженны е э лли псы при надлежат одному и з
простей ш и х направлени й [100], [110] и ли [111]. Е сли речь и дет ок ри сталле к уби ческ ой
си стемы , то надо запасти сь сетк ами для указанны х направлени й и далее прои звести по
стереограф и ческ ой проек ци и поворот к ри сталла так , чтобы ось зоны попала бы в центр
проек ци и . Т еперь остается сравни ть полученную к арти нусо стандартной . Е сли сравнени е
пок ажет, чтополученная к арти на не совпадает с ш аблоном для одногои з трех простей ш и х
направлени й , тоработуследует повтори ть для оси другой зоны . О пы т пок азы вает, что2-3
попы тк и всегда увенчаю тся успех ом.

     М етод порош к а (рентгенограф и я поли к ри сталли ческ и х матери алов). П одлежащ ее
и сследовани ю вещ ествоневсегда можнополучи тьвви демонок ри сталла. Болеетого, вомноги х
при родны х и си нтети ческ и х , тех ни ческ и важны х матери алах к ри сталли ческ ое вещ ество
нах оди тся в ви де поли к ри сталла, и важнои метьвозможность и зучи тьегоструктуруи менно
в так ом состояни и . П оли к ри сталли ческ и й матери ал состои т и з множества мелк и х
монок ри сталлов. Т ак ой образец может представлятьсобой ли боагрегат плотносцепленны х
междусобой к ри сталли к ов, к ак , напри мер, в металлах , сплавах металлов, многи х ми нералах
и к ерами ческ и х матери алах , ли бои змельченны й порош ок данноговещ ества.
      В рентгеноструктурном методе порош к а и спользую т монох ромати ческ ое рентгеновск ое
и злучени е. П ри этом чащ е всего в к ачестве монох ромати ческ огои злучени я и спользую тся
ли ни и K α 1 u K α 2 металловот х рома (Z = 24) домоли бдена (Z = 42), дли ны волн к оторы х
лежат ви нтервалеот 0,23 до0,07 нм.
      Д ля получени я рентгенограмм эти м методом параллельны й монох ромати ческ и й пучок
направляется на поли к ри сталли ческ и й образец. П оск ольк у в порош к е и мею тся к ри сталлы
лю бой ори ентаци и по отнош ени ю к лучу, всегда най дутся так и е к ри сталлы , положени е
к оторы х отвечает услови ю В ульф а-Брегга.
      С помощ ью рентгенограф и и на поли к ри сталли ческ и х образцах можно реш и ть
следую щ и езадачи :
      - определи тьпараметры элементарной ячей к и неи звестноговещ ества;
      - провести структурны й анали з несложны х структур;
      - провести к ачественны й ф азовы й анали з: т.е. и денти ф и ци ровать
        к ри сталли ческ и еф азы вми нералах , сплавах и т.п. на основепри сущ и х и м значени й