- •Занятие 1
- •1. Сведения из истории открытия
- •1895 Г. Ознаменовался открытием, значение которого трудно переоценить и сегодня. Немецкий физик в. К. Рентген при работе с катодной трубкой обнаружил проникающее излучение от тех участков трубки, где
- •2. Природа и получение рентгеновского излучения
- •Источники х – лучей
- •Характеристический спектр
- •В рентгеноструктурном анализе для определения абсолютной интенсивности монохроматического пучка считают число фотонов, испускаемых или поглощаемых за 1 секунду.
- •Интенсивность характеристического рентгеновского излучения
- •Занятие 2
- •Происходит когерентное рассеяние – расс еяние без изменения частоты есть результат упругих столкновений х-квантов и связанных электронов.
- •Закон ослабления х-лучей.
- •Линейный коэффициент ослабления зависит, кроме того, от плотности вещества, т.Е., от его агрегатного состояния, температуры, давления.
- •Эффект максимального поглощения излучения определенных длин волн называется селективным поглощением.
- •Когерентное рассеяние х-лучей
- •Интенсивность рассеянного луча определяет рассеивающую способность объекта.
- •Принимается, что объем , содержащий заряд , рассеивает волну, амплитуда которой равна рассеиваемой электроном амплитуде, но умноженной на .
- •Р исунок 1. Дифракция рентгеновских лучей в кристалле
- •Формулы структурной амплитуды для кристаллов с разными ячейками Бравэ
- •Преобразование формул при наличии элементов симметрии
- •Факторы, влияющие на интенсивность рентгеновского луча
- •Число плоскостей решетки, эквивалентных с точки зрения симметрии, называется фактором повторяемости.
- •Метод проб и ошибок
- •Метод фурье
- •Метод Паттерсона
Когерентное рассеяние х-лучей
Всякое вещество, на которое падают Х-лучи, испускают вторичное излучение, длина которого равна первичной длине волны, либо близка к ней.
В случае рассеяния без изменения длины волны все атомы вещества образуют ансамбль когерентных источников, излучение которых может интерферировать
Благодаря тому, что в конденсированных средах межатомные расстояния по порядку величины равны длинам волн Х-лучей, возможна интерференция.
Энергия рассеяния не распределяется по всему пространству, а
концентрируется по отдельным направлениям, где рассеяние наиболее интенсивное – получаются дифракционные картины, по которым возможно определить взаимное расположение атомов.
На этих трех фактах основан рентгеноструктурный анализ. В основе рентгеноструктурного анализа лежит явление когерентного рассеяния Х-лучей конденсированными средами.
Рассеяние свободным электроном. Формула Томсона
П
Пусть волна плоско поляризованная, электрический вектор ее распространяется по , встречает в точке О свободный электрон (рис.). Под действием переменного ускорения электрон начнет колебаться с амплитудой
. (1)
При этом он будет испускать электромагнитное излучение, которое в точке Р опишется вектором
, (2)
где - расстояние ОР, - угол между ОР и вектором ускорения электрона , электрический вектор лежит в плоскости ( , ). Т.е., в точку Р попадет излучение с амплитудой
. (3)
Выберем в качестве плоскости ХОУ плоскость, в которой лежат векторы , . Пусть угол рассеяния равен . Предположим, что в начальный момент времени вектор направлен по OZ нормально к плоскости
, . Тогда и
E┴= (4)
Отношение интесивностей волны первичной (в точке О) и рассеянной (в точке Р) равно отношению квадратов амплитуд электрических полей
I┴ = , т.к. (5)
I┴ - поток энергии, пересекающий за 1 с площадь 1 см2, расположенную в точке Р перпендикулярно . Эта площадь видна из точки О под телесным углом равным . Энергия рассеянного излучения, отнесенная к единице угла, будет
I┴ = . (6)
Если предположить теперь, что первичный электрический вектор расположен в плоскости ХОУ, то, согласно (3) и (6) интенсивность в точке Р будет
. (7)
Поляризованный пучок всегда может быть разложен на два пучка, электрические векторы которых перпендикулярны и параллельны плоскости ХОУ в пропорции k┴ и , k┴+ =1. Тогда интенсивность рассеяния можно представить в виде
k┴ I┴+ = (k┴+ ) . (8)
Если первичный пучок не поляризован, то k┴ = =1/2, тогда (8) примет вид
(9)
Это формула Томсона.
При подстановке , , получим
. (10)
- энергия рассеяния внутри единицы телесного угла.
Интенсивность рассеяния пучка на расстоянии от точки рассеяния равна .
Формулы (8) и (9) являются фундаментальными в рентгеноструктурном анализе, т.к. все теоретические расчеты сводятся к определению рассеивающей способности данного объекта.
Применительно к ядру: интенсивность рассеяния одним протоном будет в раз слабее интенсивности рассеяния одним электроном. Этой величиной можно пренебречь.