Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2009 Методы контроля и анализа

.pdf
Скачиваний:
94
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
1.56 Mб
Скачать

такой проекции показано на рис. 13.5 (Θ<45°).

Плоскость чертежа проходит через первичный пучок (направление указано стрелкой), нормаль к отражающей плоскости ON и отраженный пучок OL. Точка N ― проекция нормали к плоскости (hkl) на сферу проекций S. Рентгеновский максимум на пленке обозначен точкой A, плоскость стереографической проекции проходит вертикально через центр проекции (точка O) и точка Nна ней является стереографической проекцией нормали ON. Точка N" ― проекция этой же нормали на плоскость гномонической про-

екции G.

 

 

 

 

Rпл

 

 

 

Θ<45°

 

 

 

N

 

 

 

N

 

l

 

 

 

 

Θ

rст

 

 

 

 

hν

η

 

 

η/2

 

 

 

 

rгн

 

 

Rгн

 

 

 

Rст

 

 

Рис. 13.5. Схема формирования изображения при прямой съем-

ке и построение гномонической и стереографической проекций

 

 

по лауэграмме

 

 

101

Радиус сферы проекций Rст принимают равным 100 мм. Расстояние от центра проекции до плоскости гномонической проекции

G равно Rгн (длина гномона ОК, или постоянная гномонической проекции). Обычно Rгн выбирается таким, чтобы получить удобные размеры гномонической проекции. Часто плоскость пленки совмещают с плоскостью гномонической проекции.

Похожая картина наблюдается при съемке в области задних углов, когда угол дифракции Θ > 45 °, и пленка располагается между источником рентгеновских лучей и образцом (см. рис. 13.6).

Очевидно, что η = 90°− Θ, где Θ ― угол дифракции.

 

 

 

Θ>45°

l

 

 

 

rгн

 

Θ

 

2η

 

 

O

η

rст

hν

 

 

 

 

Rгн

 

 

Rпл

 

Rст

 

Рис. 13.6. Схема формирования изображения при обратной

съемке и построение гномонической и стереографической

 

проекций по эпиграмме

 

102

Для работы «вперед»:

tg2 Θ =

l

,

R пл

 

 

 

где l ― расстояние от рентгеновского рефлекса на пленке до центра

рентгенограммы; Rпл ― расстояние от образца до пленки;

rгн = Rгн tgη ,

где Rгн ― постоянная гномонической проекции; rгн ― расстояние от центра рентгенограммы до точки гномонической проекции;

rст = Rст tg η2 ,

где rст ― расстояние от центра пленки до точки стереографической проекции плоскости; Rст ― радиус стандартной сферы ― основного круга проекций (Rст=100 мм).

Для работы «назад»:

tg2 η =

l

.

 

 

 

R пл

Для построения гномостереографической проекции доста-

точно выбрать две достаточно яркие зональные линии (лучше эллипсы средних размеров). Если рефлексов много, то на каждой из выбранных зональных линий следует отобрать примерно шесть пятен, выбирая те, которые похожи на узловые и наиболее удалены от соседних.

Выбранные пятна копируются на кальку. На ней же строится основной круг проекций диаметром 200 мм так, чтобы центральное пятно ― след первичного пучка лучей ― совпадало с центром круга проекций. Отмечаются стереографические проекции внешних осей x, y, z. Нумеруются скопированные пятна рентгенограммы. Затем для каждой точки лауэграммы строят соответствующую ей точку гномостереографической проекции.

Поскольку луч падающий, луч отраженный и нормаль к отражающей плоскости должны по законам оптики лежать в одной плоскости, то при построении проекций рентгеновское пятно на пленке, гномоническая проекция нормали к плоскости и ее стереографическая проекция должны располагаться на прямой, проходящей через

103

пятно на пленке и центр

рентгенограммы (рис. 13.7, где

а ― Θ < 45 °, б ― Θ > 45 °).

 

 

 

а)

2

б)

 

 

 

 

 

 

 

3

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

G

 

 

 

1"

2"

3"

 

O

 

rгн

 

 

 

 

 

rгн

G

 

 

 

 

 

4"

3" 2" 1"

1

2

3

 

 

S

 

 

 

 

 

rст

 

rст

 

 

 

4

 

S

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 13.7. Построение стереографической (точки 1´, 2´, …) и гномонической (точки 1´´, 2´´, …) проекций по лауэграмме (а)

и эпиграмме (б)

При работе «вперед» рентгеновское пятно и обе проекции лежат по разные стороны от центра рентгенограммы, а при работе «назад» все три точки находятся по одну сторону от центра. Множество максимумов, принадлежащих одному зональному эллипсу или одной зональной гиперболе, дает на гномонической проекции ряд точек, располагающихся на прямой, перпендикулярной большой оси эллипса. Эти же точки на стереографической проекции располагаются на дуге большого круга, т. е. на меридиане сетки Вульфа, причем дуга ориентирована симметрично относительно большой оси эллипса.

Своеобразной «масштабной» линейкой для работы со стереографическими проекциями является сетка Вульфа. Она представля-

104

ет собой стереографическую проекцию меридианов и параллелей

сферической координатной сетки. Обычно ее радиус 100 мм, цена

деления сетки 2 °.

 

 

 

 

 

 

 

 

Индицирование пятен лауэграммы (Θ < 45 °)

 

Поскольку в методе Лауэ размеры элементарной ячейки не

влияют на дифракционную картину, для индицирования достаточно

знать только форму элементарной ячейки и отношение длин векто-

ров, образующих элементарную ячейку кристалла. Для кристалла

кубической сингонии элементарная ячейка в дифракционном про-

странстве также будет кубической. Опорная сетка на гномонической

проекции будет иметь квадратную ячейку со стороной, равной по-

стоянной гномонической проекции Rгн (рис. 13.8).

 

 

 

Процедура

индицирова-

 

 

 

ния

сводится

к

построению

 

 

 

гномонической

проекции

нор-

 

 

 

малей к плоскостям. Наиболее

 

 

 

просто индицирование

осуще-

1

2

 

ствляется в том случае, когда

 

 

 

 

 

рентгеновский

пучок ориенти-

 

 

 

рован вдоль направления [001]

 

 

3

в кристалле. Тогда в дифрак-

-k

 

+k

ционном пространстве узловая

 

 

 

 

сетка, по осям которой отсчи-

 

 

 

тываются координаты h и k, т. е.

 

 

 

первые два индекса дифрак-

 

 

 

ции, будет расположена пер-

 

 

 

пендикулярно этому направле-

 

 

 

нию. Третий индекс равен еди-

 

 

 

нице, если это первая по по-

h

 

 

рядку узловая сетка.

 

 

 

 

 

 

Если гномоническая проек-

Рис. 13.8. Индицирование

ция

нормали

располагается в

узле сетки, то индексы соответ-

лауэграммы

 

 

 

 

ствующего

максимума

 

будут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

105

равны (hkl); если проекция попадает в междоузлие, то первые два индекса будут дробными, а третий по-прежнему равен единице. Такую комбинацию следует привести к целочисленным значениям h и k, после чего третий индекс будет равен 2, 3 и т. д. Например, мак-

 

 

 

 

 

 

симум 1

имеет индексы 411 , максимум 2 ― 312 , максимум

3 ― 1

 

1

 

1

(рис. 13.8). Построив стереографическую проекцию, сле-

дует проверить правильность индицирования при помощи стандартной проекции кубического кристалла с полюсом (001).

Индицирование пятен эпиграммы ( Θ > 45 °)

При индицировании эпиграмм метод гномонической проекции не используется. Наиболее рациональным способом является использование сетки Гронингера. На этой сетке изображено множество гипербол, на которых располагаются дифракционные максимумы, соответствующие различным зонам. Горизонтальные линии принадлежат зонам, оси которых располагаются в вертикальной плоскости, вертикальные ― соответствуют осям зон, расположенным в горизонтальной плоскости. Размер сетки должен быть согласован с расстоянием от образца до пленки.

С помощью сетки Гронингера точки рентгенограммы переносятся на стереографическую проекцию. Для этого калька с перенесенными на нее дифракционными пятнами накладывается на сетку так, чтобы центр рентгенограммы совпадал с центром сетки, а края были параллельны краям сетки. Далее по сетке отсчитываются углы γ и δ (рис. 13.9). С помощью таблицы углов между полюсами плоскостей кристалла кубической сингонии (см. Приложение П.8) можно методом перебора проиндицировать рентгенограмму.

На эпиграммах, как правило, хорошо видно не менее двух узловых пятен. Обычно это самые интенсивные пятна, к которым сходятся несколько хорошо выраженных гипербол (например, пятно 2

на рис. 13.2.б).

Если на рентгенограмме обнаружено два пятна, расстояние между которыми 45 °, то это пара (100)(110), если расстояние равно 36° ― пара (110)(111), если 55 ° ― пара (100) (111). Какое

106

именно

пятно

пары

 

 

 

 

(100)(110) имеет ин-

 

 

дексы (100), устанав-

 

 

ливается позднее. Вы-

 

 

бирается треугольник,

δ

 

образованный

двумя

 

γ

 

рассматриваемыми

 

 

 

точками и третьей точ-

 

 

 

 

 

 

кой

с

неизвестными

 

 

индексами. Поскольку

 

 

в этом

треугольнике

 

 

длины всех сторон из-

 

 

вестны, не состав-ляет

 

 

 

 

труда

правильно рас-

 

 

ставить в

вершинах

Рис. 13.9. Индицирование

треугольника индексы

эпиграммы с помощью

сетки Гронингера

дифракции.

 

 

 

При

работе с

 

кристаллами других сингоний таблицу углов между нормалями к плоскостям составляют заранее.

После того как индицирование с помощью сетки Гронингера будет завершено, следует построить стереографическую проекцию. Для этого значения γ и δ, полученные с помощью сетки Гронингера, переносят на сетку Вульфа (рис. 13.10) (сетку Вульфа ориентируют таким образом, чтобы меридианы на ней располагались слева направо, а не сверху вниз). Правильность индицирования проверяется с помощью стандартных проекций.

Последовательность выполнения работы;

1 ― ознакомиться с устройством камеры РКСО и методикой получения лауэграмм и эпиграмм;

2 ― отобрать на лауэграмме две−три зональные линии и на каждой линии выбрать для построения по несколько четких пятен, включив в их число два пятна, наиболее удаленных друг от друга и от центра снимка, а также все пятна, которые можно признать узло-

107

δ

γ

Рис. 13.10. Построение стереографической проекции по значениям углов γ и δ, найденным по эпиграмме при работе с использованием сетки Гронингера и отложенным по сетке Вульфа

выми (суммарное количество пятен должно составлять не менее

10−12); 3 ― пронумеровать и оценить интенсивности отражений по пя-

тибалльной системе; 4 ― сориентировать снимок по тени от свинцовой фигурной

пластинки, ослабляющей действие первичного пучка на фотопленку, выбранные отражения и след от первичного пучка перерисовать на кальку;

5 ― для расчета лауэграмм заполнить табл. 13.1:

а) обвести основной внешний круг сетки Вульфа диаметром 200 мм, провести через центр оси x и y;

б) измерить расстояния l от каждого пятна до центра;

в) поскольку расстояние от образца до пленки при получении лауэграммы известно и составляет Rпл = 30 мм, а tg 2Θ=l /Rпл. (см. Рис. 13.5), можно определить дифракционные углы Θ;

108

Таблица 13.1

Расчетная таблица для построения гномостереографической проекции и индицирования лауэграммы

 

 

l

 

Θ

η=90-Θ

 

 

rст

 

rгн

hkl

 

No

Ι

tg2Θ

tg(η⁄2)

tgη

 

расчет-

hkl

мм

 

град.

 

мм

 

 

 

 

 

 

 

ное

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

10

11

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) рассчитать расстояния rст от центра пленки до стереографических проекций плоскостей по формуле:

rст = Rст tg (η/2),

где η = 90°−Θ; Rст = 100 мм;

д) рассчитать расстояния rгн по формуле:

rгн .= Rгн tgη,

где Rгн удобно принять равным 10 мм;

е) построить на кальке стереографические и гномонические проекции выбранных отражений;

ж) проиндицировать рентгенограмму; з) проверить правильность индицирования путем наложения

кальки с построением на стандартную гномостереографическую проекцию;

6 ― для расчета эпиграмм заполнить табл. 13.2:

Таблица 13.2

Расчетная таблица для построения гномостереографической проекции и индицирования эпиграммы

No

I

l

γ

 

δ

hkl

hkl

рефлекса

 

 

 

 

расчетное

мм

 

град.

 

1

2

3

4

 

5

6

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

109

а) наложить кальку на сетку Гронингера и отсчитать углы γ и δ; б) с помощью таблицы углов между полюсами плоскостей про-

индицировать рентгенограмму; в) кальку наложить на сетку Вульфа и по известным углам γ и

δ построить стереографическую проекцию плоскостей; г) правильность индицирования проверить путем наложения

кальки с построением на стандартную проекцию.

110