1.5.3 Закон Вульфа-Брэггов

В 1913 году русский физик Вульф и английские физики отец и сын Брэгги открыли закон отражения рентгеновского излучения при прохождении его через кристалл.

Закон:

Рассеивание (отражение) рентгеновского излучения от атомов вещества эквивалентно отражению света от системы полупрозрачных атомных плоскостей.

AO+OB – разность хода двух волн

Было предположено, что усиление отражённого рентгеновского излучения будет наблюдаться в том случае, когда в точке и точкеB волна рентгеновского излучения будет находиться в одной фазе. Для этого необходимо, чтобы на разности хода волн укладывалось целое число длин волн.

Поскольку величина является постоянной и зависит от рентгеновской трубки, а величинв кристалле множество,существует множество углов, при которых выполняется закон Вульфа-Брэггов.

Закон Вульфа-Брэггов будет выполняться для веществ с периодическим строением (то есть кристаллических веществ). Ни тип кристаллической решётки, ни химическое строение вещества не влияют на выполнимость данного закона, с помощью рентгеновского анализа можно отличать кристаллические вещества от аморфных.

1.5.4 Идентификация кристаллических веществ

Рентгеновский анализ подразделяется:

1) на рентгенофазовый анализ, с помощью которого идентифицируют твёрдые фазы;

2) на рентгеноструктурный анализ, по данным которого рассчитывают параметры кристаллической решётки, устанавливают структуру молекул и определяют сингонию кристаллов.

А. Рентгенофазовый анализ (РФА).

Он в значительной степени является качественным и в основном используется для определения веществ.

Схема РФА

Количество пиков (рефлексов) и их положение зависит от сингонии кристаллов и химического строения вещества (состава). Для веществ одной сингонии количество пиков будет одинаково, но их положение будет разным. Для веществ разной сингонии, как положение пиков, так и их количество будут разными рентгенограмма, по сути, является паспортом вещества. Сравнивая рентгенограммы неизвестного вещества с табличными рентгенограммами (картотека ASTM), можно установить исследуемое вещество. Если рентгенограммы получены с использованием различных рентгеновских трубок, необходимо сравнивать не значения , а межплоскостные расстояния, которые необходимо посчитать по соотношению

Применение РФА.

1. Можно отличить кристаллическое вещество от аморфных и стёкол: на рентгенограммах стёкол и аморфных веществ нет ярко выраженных пиков.

2. С помощью ASTM можно идентифицировать вещество.

3. Можно отличить химическое соединение от механической смеси того же состава, можно следить за степенью превращения в твёрдофазных реакциях.

4. Отличать кристаллические модификации одного вещества: _{, ,,}

5. И другие применения.

Б. Рентгеноструктурный анализ (РСА).

С помощью рентгеноструктурного анализа определяется параметр решётки ; определяется рентгеновская плотность материала; структура молекулы.

1.5.5 Атомные факторы рассеивания рентгеновского излучения

где – плотность электронного облака;

–порядковый номер элемента;

еслитоЧем больше , тем больше фактор рассеивания.

Более тяжёлые атомы лучше отражают рентгеновское излучение, интенсивность пиков на рентгенограмме будет максимальной. Таким образом, атомный факторзависит от химической природы вещества.