5. Точечные дефекты в кристаллах: вакансии, примеси и внедрения. Примеси замещения. Дислокации.

Дефекты кристаллической решетки – отклонения от упорядоченного расположения частиц в узлах решетки.

Точечные дефекты бывают трех типов: 1) Вакансия – отсутствие атома в узле; 2) Внедрение – атом, внедрившийся в междоузельное пространство; 3) Примесный атом – атом примеси, либо замещающий атом основного вещества в кристаллической решетке (примесь замещения – в узле), либо внедрившийся в междоузельное пространство атом примеси (примесь внедрения).

Дислокации – линейные дефекты, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей. Бывают: краевые(если одна из атомных плоскостей обрывается) и винтовые (смыкаются так, что фактически кристалл состоит из одной винтовой атомной плоскости). Дислокации никогда не обрываются, они либо выходят на поверхность, либо разветвляются.

6. Рентгеновские лучи. Принцип получения рентгеновских лучей. Рентгеновская трубка. Спектр рентгеновских лучей. Типы охлаждения. Закон Мозли. Основные свойства рентгеновских лучей. Рентгеновские аппараты. Поглощение рентгеновских лучей. Регистрация рентгеновских лучей. Качественный рентгенофазовый анализ.

Рентгеновские лучи - это электромагнитное излучение с длиной волны от 10^-12 до 10^-8 м. Самым распространенным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, в которой сильно ускоренные электрическим полем электроны бомбардируют анод, испытывая на нем резкое торможение. По типу охлаждения трубки — с водяным, масляным, воздушным, радиационным охлаждением.

Принцип: источником электронов является вольфрамовый катод, нагреваемый до высокой температуры. Электроны ускоряются до больших скоростей высокой разностью потенциалов между анодом и катодом. Поскольку электроны должны достичь анода без столкновений с атомами, необходим очень высокий вакуум.

Исследования показали, что спектр имеет сложную структуру и зависит как от энергии е^- (зависит характер сплошного спектра), так и от материала анода (зависит характеристический линейчатый спектр). Спектр представляет собой наложение сплошного спектра и линейчатого спектра. Характеристические спектры однотипны и состоят из нескольких серий К, L, M, O. Переходы е^- с L, M, O на К испускаются рентгенокванты.

Закон Мозли — закон, связывающий частоту спектральных линий характеристического рентгеновского излучения атома химического элемента с его порядковым номером. ν = R(Z – σ)² , где R – постоянная Ридберга, σ – постоянная экранирования, m – 1,2,3 определяет серию, n = m+1 определяет линию.

Основные свойства рентгеновских лучей: 1) Сильная проникающая способность. 2) Способность вызывать свечение некоторых тел. 3) Действие на фотографическую пленку. 4) Способность ионизировать газы. 5) Биохимическое действие на живой организм. 6) Оптические свойства: могут преломляться, отражаться, обладают поляризацией, дают явления интерференции и дифракции 7) не отклоняются в электрическом и магнитном полях, а следовательно, не несут электрического заряда.

Рентгеновский аппарат — источник рентгеновского излучения. Используется в медицине, дефектоскопии. Рентгеновские аппараты особой конструкции применяются в рентгеноструктурном анализе. Примеры: палатный рентгеновский аппарат, флюорограф, дефектоскопический рентг. аппарат.

При прохождении рентгеновских лучей через вещество их энергия уменьшается из-за поглощения и рассеяния. Ослабление интенсивности параллельного пучка рентгеновских лучей, проходящих через вещество, определяется законом Бугера: I = I₀e^-kd, где I₀ - начальная интенсивность рентгеновского излучения; I - интенсивность лучей, прошедших через слой вещества, d – толщина поглощающего слоя, к - линейный коэффициент ослабления. Он равен сумме двух величин: t - линейного коэффициента поглощения и σ - линейного коэффициента рассеяния: к = τ+σ.

Регистрация рентгеновских лучей: ионизационный (в рентгеноструктурном анализе), фотографический (там же), электрофотографический(на одну пластинку можно получить несколько снимков), люминесцентный (наблюдение изображения на светящемся экране) методы.

Целью метода качественного анализа является получение дифракционной картины от образца. Проводится анализ с помощью рентген. дифрактометра. Снимают плоский препарат в пучке лучей. Дифрактограмма – зависимость интенсивности дифр. картины от угла отражения. С помощью формулы Sinθ = nλ/2d идентифицируют присутствующую в образце фазу.