Дифракция рентгновских лучей

Когерентно рассеянные рентгеновские лучи могут интерферировать между собой, причем дифракционной решеткой для рентгеновского излучения служит кристаллическая решетка, так как межплоскостные расстояния в кристалле сопоставимы с длиной волны излучения.

Вывод уравнения Лауэ.

Если направить на атомы, образующие кристалле ряд с периодом B, два луча M₁A₁N₁ и M₂A₂N₂, в случае происхождения дифракции, ломаная M₁A₁N₁должна быть больше M₂A₂N₂ на целое число длин волн,

.

Если A₁C₁ = b cos _n, а A₂C₂ = b cos _0, то

n = b (cos _n - cos ₀), где n = 1,2,3, …

В случае трехмерной решетки уравнение принимает вид

a

Уравнения Лауэ

(cos _n - cos ₀) = n

b (cos _n - cos ₀) = n

c (cos _n - cos ₀) = n,

a,b,c – периоды решетки по x,y,z

₀, ₀, ₀ – углы между осями x,y,z

_n, _n, _n – углы между направлениями дифракционных лучей.

Вывод уравнения Вульфа – Брэгга.

Трехмерную решетку можно представить как состоящую из параллельных плоскостей, от которых происходит отражение рентгеновских лучей (рис. ).

В таком случае (дифракция на сетке m = n = 0) два условия Лауэ приводятся к виду

cos _n = cos ₀

cos _n = cos ₀

Луч M₁A₁N₁ проходит расстояние на B₂A₂ + A₂C₂ меньше, чем луч M₂A₂N₂. Но B₂A₂ = A₂C₂ = d sin , т.е. для возникновения дифракции необходимо условие, называемое законом Вульфа – Брэгга.

2d sin  = n, где n = 1,2,3,…

Коэффицент преломления рентгеновских лучей составляет 10^-n (n=-5 (Ag), n =-6 (стекло)).

Аппаратура для рентгененофазового анализа Принципиальная схема рентгеновской установки типа дрон.

Принципиаьная схема установки семейства ДРОН (Дифрактометр Рентгеновский Общего Назначения) приведена на рис. .

1. трансформатор высокого напряжения

2. автотрансформатор (регулятор на первичной обмотке)

3. обмотка трансформатора, отвечающего за накал катода трубки

4. регулятор напряжения

5. рентгеновская трубка

Качество трубки характеризуется ее мощностью, формой фокального пятна и равномерностью распределения электронов в этом пятне.

Фокальное пятно – часть поверхности анода, на которую попадает пучок электронов.

Выбор основных параметров съемки дифрактограмм на рентгеновской установк типа дрон.

В настоящее время, аппаратура применяемая для съемки дифрактограмм, обладает широкими возможностями в плане изменения параметров съемки. В частности, семейство аппаратов ДРОН позволяет производить съемку в широком интервале угла 2 (0 - 120) с шагом съемки 0,1 – 0,01, и временем экспозиции от 1 до 5 секунд. Как показывает практика, необходиммым и достаточным интервалом для проведения фазового анализа является участок 5 – 70 по 2. Для определения параметра кристаллической решетки, в случае съемки на бумажный носитель, необходима съемка рентгенограммы в интервале 100 - 110 по 2.

Приготовление образцов для проведения рентгенофазового анализа.

Процесс приготовления образцов для рентгенографического анализа включает в себя несколько стадий.

1. Необходимо перетереть образец для его гомогенизации по составу.

2. Перетертый порошок положить в кювету или на стекло с клеем ровным слоем несколько выше уровня кюветы или стекла (в случае применения кюветы необходимо добавить 1 каплю спирта для более прочного сцепления перетертых частиц с поверхностью кюветы).

3. Получившуюся насыпку препарируемого материала необходимо запрессовать при помощи несильного нажатия стеклянной пластинки, при этом в случае применения кюветы уровень порошка должен совпадать с уровнем кюветы. Отклонение от данного условия приводит к некоторой ошибке при рентгеновской съемке.

4. Если имеется риск полиморфного превращения при перетирании, то образец необходимо снимать в том виде, в каком имеется исследуемое вещество.

5. В случае съемки твердофазного объекта имеющего форму, сторона подвергаемая рентгенофазовому анализу должна быть тщательно подготовлена, т.е. отшлифована и механически отполирована.