Подготовка образцов к анализу
Для получения четких рентгенограмм необходимо тщательно готовить образцы для анализа. Самым распространенным является метод порошка, в котором образец растирают в тонкий порошок (до прохождения через сито № 008), который затем наносится на поверхность пластинки из оргстекла с помощью органических клеев (БФ, цапонлак) либо запрессовывается в таблетку. При этом необходимо помнить, что плохо растертый порошок дает нечеткие рентгенограммы. В то же время при чрезмерном перетирании могут произойти полиморфные превращения или возникнуть напряжения в кристаллах, что приведет к искажению дифракционной картины.
Студент получает образец по индивидуальному заданию от преподавателя.
Расшифровка рентгенограмм
В данной лабораторной работе решается задача качественного анализа материалов. В результате расшифровки рентгенограммы должен быть получен ответ на вопрос: какие кристаллические фазы входят в состав анализируемого материала.
Студент получает рентгенограмму в соответствии с его индивидуальным заданием и записывает в лабораторную тетрадь следующие исходные данные: название анализируемого материала; кристаллические фазы, которые необходимо в нем идентифицировать; условия съемки (материал анода рентгеновской трубки, длину волны рентгеновского излучения, чувствительность съемки).
Рентгенограмму, полученную на рентгеновском дифрактометре, называют дифрактограммой. Она записана на диаграммной ленте в координатах I – 2θ, где I – интенсивность дифракционного пика, мм; 2θ – угол поворота счетчика в угловых градусах; причем отсчет углов на дифрактограмме ведется справа налево. На этой же ленте автоматически проставлены отметки углов – они, как правило, идут через один градус (перед началом расшифровки это следует уточнить по реперным точкам, которые проставлены на диаграммной ленте оператором).
Расшифровка дифрактограммы осуществляется в следующей последовательности:
1. Обнаруживают пики и нумеруют их справа налево.
2. Через основания пиков проводят базисную линию. Это может быть прямая или ломаная линия, касающаяся максимального количества точек дифрактограммы снизу.
3. Для каждого пика определяют угол 2θ с точностью до 0,01 градуса. Это легко сделать, когда вершина пика совпадает с отметкой угла на диаграммной ленте. Если вершина пика лежит между отметками углов, то доли градусов из пропорции находят, измерив в миллиметрах расстояние между двумя соседними отметками углов и расстояние от правой отметки угла до положения вершины пика.
Например, вершина пика находится между 43 и 44 градусами. Следовательно, угол 2θ содержит 43 полных градуса. Доля градуса рассчитывается из пропорции отрезков (рис. 2.5). Угол 2θ, соответствующий данному пику, равен 43° + х°.
Рисунок 2.5 – Расчет углов на дифрактограмме
Если на дифрактограмме выявлено 3 – 5 пиков, принадлежащих одному веществу (фазе), значит можно утверждать, что данное вещество (фаза) присутствует в материале, с которого снята эта рентгенограмма.
4. Для каждого пика, зная угол поворота счетчика 2θ, находят угол отражения θ.
5. Для каждого пика определяют абсолютную интенсивность (Iабс, мм), измерив его высоту от базисной линии до вершины. Затем находят относительную интенсивность (Iотн, балл) как отношение абсолютной интенсивности к интенсивности самого высокого пика (Imax) на дифрактограмме. Интенсивность является вспомогательной характеристикой в качественном рентгенофазовом анализе.
6. Для каждого пика по значениям угла θ, пользуясь уравнением Вульфа–Брэгга рассчитывают межплоскостное расстояние d с точностью до 0,001 Å.
Все результаты измерений заносят в таблицу. На этом первичная обработка дифрактограммы заканчивается, и начинается исследование фазового состава материала.