- •5. Методы исследования твердого тела Рентгенофазовый анализ
- •Возникновение непрерывного и линейчатого (атомного) спектра.
- •Закон Мозели.
- •Четыре квантовых числа.
- •Принцип Паули.
- •Основные сведения по физике рентгеновских лучей. Спектры испускания лучей.
- •Спектры поглощения рентгеновских лучей.
- •Рассеяние свободным электроном.
- •Эффект Комптона.
- •Фотоэффект.
- •Суммарное поглощение рентгеновского излучения веществом.
- •Спектры поглощения рентгеновского излучения.
- •Дифракция рентгновских лучей
- •Вывод уравнения Лауэ.
- •Вывод уравнения Вульфа – Брэгга.
- •Аппаратура для рентгененофазового анализа Принципиальная схема рентгеновской установки типа дрон.
- •Выбор основных параметров съемки дифрактограмм на рентгеновской установк типа дрон.
- •Приготовление образцов для проведения рентгенофазового анализа.
- •Съемка дифрактограмм. Метод Брентано.
- •Съемка рентгенограмм в монохроматическом излучении
- •Идентифкация вещества по межплоскостным расстояниям.
- •Индицирование рентгенограмм порошка.
- •Критерии правильности индицирования рентгенограмм.
- •Обратная решетка.
- •Индицирование рентгенограмм порошка. Индицирование рентгенограмм кубических веществ. Закон погасания.
- •Индицирование рентгенограмм в случае средних сингоний.
- •Аналитический метод индицирования рентгенограмм ромбических кристаллов (метод Хесса - Липсона).
- •Индицирование дебаеграмм методом Ито.
- •Метод подбора изоструктурного соединения.
- •Метод гомологии расшифровки рентгенограмм.
- •Переход от кубической ячейки к гексагональной.
- •Политипия. Интерпретация рентгенограмм слоистых структур со сложным характером чередования связей.
- •Источники ошибок в определении межплоскостных расстояний.
- •Зависимость точности в определении межплоскостного расстояния d от угла отражения .
- •Поправка на преломление.
- •Определение размеров кристаллитов и микронапряжений.
- •Метод определения областей когерентного рассеяния (окр).
Критерии правильности индицирования рентгенограмм.
Отношение числа теоретически возможных линий на рентгенограмме к числу обнаруженных экспериментально, должно быть близко к 1. При таком подходе учитываются сисематические погасания.
В ходе расшифровки должно наблюдаться хорошее соответствие между экспериментальным и вычисленным значением плотности (т.е. число формульных единиц, приходящихся на элементарную ячейку, может быть близко к целому числу, обычно небольшому). При этом можно учесть, минимальную кратность пространственной группы. Число формульных единиц расчитывается по уравнению
Эмпирический критерий правильности параметра индицирования Де-Вольфа определяется по уравнению
,
где - значение для 20-й линии на рентгенограмме,
- число теоретически возможных линий с < ,
- среднее расхождение между значениями вычисленными и экспериментальными. Индицирование корректно, если < 10.
Помимо формулы критерия правильности Де-Вольфа, широко применима формула Смита – Снайдера
,
где N – число видимых линий,
Nposs – число возможных линий,
FN – фактор качества,
|2| -среднее отклонение 2 (зависит от качества съемки).
Обратная решетка.
Совокупность узлов, задаваемых векторами, величины которых равны межплоскостным расстояниям, а направления совпадают с направлениями нормалей к данному семейству плоскостей, образуют новую пространственную решетку, которая будет обратной решеткой по отношению к исходной. Если исходная решетка построена на векторах a, b и c, то обратная решетка будет построена на векторах a, b, c, перпендикулярных координатным плоскостям и равных по величине , где - соответствующее межплоскостное расстояние. Объем элементарной ячейки V равен обратной величине объема ячейки исходной решетки. Индексы узлов обратной решетки равны индексам плоскостей в прямой решетке. Соотношения между векторами прямой и обратной решеток следующие:
Скалярные произведения одноименных векторов равны 1, а разноименных векторов и т.д. 0.
Если между векторами a, b и с прямые, то между векторами тоже 90, направления векторов a и a, b и b, с и с совпадают.
В моноклинной и триклинной ячейках соотношения более сложные. Вектор a моноклинной ячейки не перпендикулярен плоскости bc, а вектор перпендикулярен ей, тогда , где - угол межу векторами a и c, = 180 - .
Использование обратной решетки значительно облегчает рассмотрение дифракционной картины.
При выборе другой элементарной ячейки для описания исходной решетки, в случае обратной решетки также получится группа из трех других векторов, но построенная на них решетка будет той же самой, так как векторы узлов обратной решетки определяются только направлением нормалей к семейству плоскостей и величиной межплоскостных расстояний, при этом они не зависят от выбора координатных осей.
Индицирование рентгенограмм порошка. Индицирование рентгенограмм кубических веществ. Закон погасания.
В случае кубической сингонии Qhkl = A(h2+k2+l2), значения Qhkl образуют ряд, соответствующий ряду N = h2+k2+l2, т.е. Q1 : Q2 : Q3 N1 : N2 : N3. это упрощает индицирование. В данном случае могут отсутствовать некоторые члены ряда, что обусловлено погасаниями, соответствующими той или иной пространственной группе, и носить систематический характер. Часть линий может иметь низкую интенсивность и отсутствовать по этой причине.
Все отражения hkl с нечетной суммой индексов для структуры с ОЦК – решеткой гаснут. Данное утверждение носит название интегрального закона погасания.
Наиболее существенны погасания, вызванные присутствием дополнительных трансляций (в ГЦК – и ОЦК - решетках). В случае примитивной ячейки возможны любые значения hkl и ряд Qhkl, соответствующий h2+k2+l2; 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 из целых чисел N≤ 30 этот ряд не включает 7, 15, 23, 28.
В ГЦК - ячейке разрешены только те линии с h+k, k+l и h+l = 2n, что соответствует ряду 3,4,8,11,12,16,19,20,24,27.
В случае ОЦК ряд, образуемый Qhkl, соответствует ряду , так как разрешены только линии с четной суммой индексов. Ряды h2+k2+l2 и похожи, но во втором отсутствуют (при N30) N = 14 и 30. Поэтому для того, чтобы однозначно отличить рентгенограммы, соответствующие примитивной и ОЦК – ячейкам, нужно иметь члены ряда до N = 7. Исключая эту неоднозначность, определение индексов этих двух линий может быть проведено если посмотреть, отношение каких чисел соответствует Q2 : Q1.