6. Метод Дебая-Шеррера в рса, его использование.

МЕТОД ПОРОШКА— один из методов рентгеноструктурного анализа м-лов. Для исследования берут тонкий порошок к-лов, из которого изготовляют спрессованный столбик.

В Д.— Ш. м. тонкий пучок монохроматич. рентг. излучения падает на образец, к-рый рассеивает излучение вдоль образующих соосных конусов с углом раствора q (рис. 1).

Рис. 1. Рассеяние первичного рентг. излучения ПП на поликрист. образце 0. Рассеянное излучение РИ направлено к ПП под углами q и q'.

При этом излучение рассеивается только теми кристалликами, к-рые ориентированы в пр-ве так, что для них при данной длине волны излучения выполняется Брэгга — Вульфа условие. Поскольку это условие может одновременно выполняться для неск. семейств кристаллографич. плоскостей, то возникает совокупность дифракц. конусов с различными углами раствора 2q. Для того чтобы все кристаллики последовательно вывести в отражающее положение, образец равномерно вращают вокруг оси, перпендикулярной направлению первичного пучка. Рассеянное излучение можно регистрировать на фотоплёнке (дебаеграмма) в цилиндрич. (дебаевской) рентгеновской камере (рис. 2). В рентгеновском дифрактометре дифракц. максимумы регистрируются фотоэлектрич. или ионизац. приёмником

Рис. 2. Схема получения дебаеграммы б в цилиндрич. дебаевской камере а (0 — образец, ПП — первичный рентг. пучок). На дебаеграмме б видны полосы, оставляемые на фотоплёнке Ф дифракц. пучками ДП.

Преимущества М. п.: документальность анализа, простота, использование для анализа порошка, а не монокристаллов, малое количество вещества, необходимое для анализа (1—2 мг); вещество после анализа сохраняется. М. п. позволяет определить параметры кристаллической решетки м-лов высшей, средней и отчасти низшей категории. С большой точностью М. п. дает возможность производить фазовый анализ, т. е. определять минеральный состав руд, г. п. (марганцовые руды, глины и т. д.). М. п. изучают изоморфные смеси м-лов. Он широко используется при изучении металлов и сплавов, диаграмм состояния. М. п. определяют кристаллические ориентировки (текстуры), а также число кристалликов размером от 1 до 100 μ. М. п. применяется при измерении внутренних напряжений в кристаллической структуре. 

7. Рентгенофазовый анализ.

Основной задачей рентгенофазового анализа (РФА) является идентификация различных фаз в их смеси на основе анализа дифракционной картины, даваемой исследуемым образцом. Определение вещества в смеси проводится по набору его межплоскостных расстояний и относительным интенсивностям соответствующих линий на рентгенограмме.

Когерентно рассеянные рентгеновские лучи интерферируют между собой, при этом дифракционной решеткой для рентгеновского излучения служит кристаллическая решетка, поскольку межплоскостные расстояния в кристалле сравнимы с длиной волны излучения.

Целью рентгенофазового анализа является идентификация вещества в смеси по набору его межплоскостных расстояний (d) и относительным интенсивностям (I) соответствующих линий на рентгенограмме. Для этого, согласно закону Брегга — Вульфа, необходимо определение углов отражения θ.

Обучение рентгенофазовому анализу обычно начинается с промера рентгенограмм кубических веществ, на рентгенограммах которых легко различаются а- и р-линии, это позволяет приобрести навык в оценке интенсивностей. Ошибки в оценке интенсивностей существенны только тогда, когда они являются очень грубыми (например, когда а- и р-линии от одного и того же d оцениваются, соответственно, как очень яркая и яркая и т. д.). Следует также подчеркнуть, что при сравнении полученных данных с табличными надо учитывать ряд факторов, влияющих на интенсивность при разных способах съемки (подробнее этот вопрос рассмотрен ниже). Значительно проще определение интенсивностей линий по дифрактограммам. Интегральная интенсивность линии пропорциональна ее площади. Ширина линий до θ = 30—35° остается практически постоянной, поэтому интегральная интенсивность будет пропорциональна максимальной интенсивности. Для определения максимальной интенсивности достаточно измерить высоту линии над фоном. Конечно, в случае количественного фазового анализа необходимо пользоваться значениями I_инт.

8. В методе вращения (рис. 6.а) переменным параметром является угол .

Съёмка производится на цилиндрическую фотоплёнку. В течение всего времени экспозиции кристалл равномерно вращается вокруг свей оси, совпадающей с каким-либо важным кристаллографическим направлением и с осью образуемого планкой цилиндра. Дифракционные лучи идут по образующим конусов, которые при пересечении с плёнкой дают линии, состоящие из пятен (так называемые слоевые линии (рис. 6.б).

М етод вращения даёт экспериментатору более богатую информацию, чем метод порошка. По расстояниям между слоевыми линиями можно рассчитать период решётки в направлении оси вращения кристалла.

Рис. 6.а – схема рентгеновской съёмки по методу вращения: 1 – первичный пучок;

2 – образец (вращается по стрелке); 3 – фотоплёнка цилиндрической формы;

б – типичная рентгенограмма вращения.

В рассматриваемом методе упрощается индицирование пятен рентгенограммы. Так если кристалл вращается вокруг оси с решётки, то все пятна на линии, проходящей через след первичного луча, имеют индексы (h,k,0), на соседних с ней слоевых линиях – соответственно (h,k,1) и (h,k,1^¯) и так далее. Однако и метод вращения не даёт всей возможной информации, так никогда неизвестно, при каком угле поворота кристалла вокруг оси вращения образовалось то или иное дифракционное пятно.