Röntgen-diffrakciós módszer. Nagy olaj- és gázlexikon

Nem változik a szórás után. Úgynevezett rugalmas szórás lép fel. A diffrakciós módszerek a hullámhossz és a szóródó atomok távolsága közötti egyszerű összefüggésen alapulnak.

1. A röntgendiffrakciós elemzés lehetővé teszi az atomok koordinátáinak meghatározását a kristályos anyagok háromdimenziós terében a legegyszerűbb vegyületektől az összetett fehérjékig.
2. Gázelektron-diffrakció segítségével meghatározzák a gázokban lévő szabad molekulák geometriáját, vagyis azokat a molekulákat, amelyeket a szomszédos molekulák nem befolyásolnak, mint a kristályoknál.
3. Az elektrondiffrakció a szilárd testek szerkezetének tanulmányozására szolgáló módszer.
4. A neutronográfia is egy diffrakciós módszer, amely a neutronok atommagokon való szóródásán alapul, ellentétben az első két módszerrel, amelyek elektronhéjakon való szóródást alkalmaznak.
5. Az elektron visszaszórás diffrakció egy pásztázó elektronmikroszkópban használt krisztallográfiai módszer.

Wikimédia Alapítvány.

• 2010.
• Nukleáris mágneses rezonancia

Röntgen-diffrakciós elemzés

Nézze meg, mik a „diffrakciós módszerek” más szótárakban: DIFRAKCIÓS MÓDSZEREK - a szerkezet vizsgálata VA-ban a röntgensugárzás (beleértve a szinkrotron sugárzást is), az elektron- vagy neutronfluxus és a Mössbauer g sugárzás szórási intenzitásának szögeloszlásának vizsgálatán alapul. Ill. megkülönböztetni...

Kémiai enciklopédia diffrakciós kutatási módszerek - difrakciniai tyrimo metodai statusas T sritis chemija apibrėžtis Metodai, pagrįsti spindulių ar dalelių difrakcija. atitikmenys: engl. diffrakciós kutatási technikák rus. diffrakciós kutatási módszerek...

Chemijos terminų aiškinamasis žodynas Diffrakciós módszerek (röntgen, elektron, neutron)

- Cikkek és halo-hibrid anyagok diszlokációs diffrakció koherens szórási régiók átlagos méretének meghatározása gyors elektrondiffrakció lassú elektrondiffrakció kisszögű neutronszórás koherens régió ... ... Kutatási módszerek

- információgyűjtési módszerekre és az összegyűjtött információk elemzésének módszereire osztható. A kutatási területtől függően a kutatás tárgya és tárgya eltérő. Spektroszkópiai módszerek Főcikk: Spektroszkópiai módszerek Nukleáris ... ... Wikipédia- AlszakaszokA mikroszkópia és spektroszkópia szondázási módszerei: atomerő, pásztázó alagút, mágneses erő stb. Pásztázó elektronmikroszkópia Transzmissziós elektronmikroszkópia, beleértve a nagyfelbontású lumineszcens... ... Nanotechnológiai enciklopédikus szótár

FIZIKAI ANALÍZIS MÓDSZEREK- a kölcsönhatás által kiváltott hatás mérése alapján. kvantumok vagy részecskék áramának kibocsátásával. A kémiai elemzési módszerekben a sugárzás megközelítőleg ugyanolyan szerepet játszik, mint a reagens. Mért fizikai a hatás egy jel. Ennek eredményeként...... - a szerkezet vizsgálata VA-ban a röntgensugárzás (beleértve a szinkrotron sugárzást is), az elektron- vagy neutronfluxus és a Mössbauer g sugárzás szórási intenzitásának szögeloszlásának vizsgálatán alapul. Ill. megkülönböztetni...

KRISTÁLYOS SZERKEZET- atomok, ionok, molekulák elrendezése kristályban. Kristály meghatározással chem. A floy saját kristályszerkezettel rendelkezik, amelynek háromdimenziós periodicitása van a kristályrácsban. Term K. s. a kristályos kifejezés helyett használatos. rács, ha jön... Fizikai enciklopédia

Nanoméretű rendszerek gyártása, diagnosztikája és tanúsítása- AlszakaszokNanoszerkezetek és nanoanyagok elemeinek leválasztási módszereiFizikai módszerek (lézer, elektronsugár, ionplazma) nanométer vastagságú rétegek leválasztása Kémiai, termikus és elektromos íves leválasztás gázfázisból (beleértve... ... Nanotechnológiai enciklopédikus szótár

proteomika- Proteomics kifejezés angolul proteomics Szinonimák Rövidítések Kapcsolódó kifejezések katalizátor aktív helye, antitest, atomerőmikroszkópia, fehérjék, biológiai motorok, biológiai nanoobjektumok, bioszenzor, van der Waals... ... Nanotechnológiai enciklopédikus szótár

proteom- Proteome kifejezés angolul proteome Szinonimák Rövidítések Kapcsolódó kifejezések antitest, fehérjék, biológiai nanoobjektumok, genom, kapszid, kinezin, sejt, lézeres deszorpciós ionizációs tömegspektrometria, mátrix, extracelluláris,... ... Nanotechnológiai enciklopédikus szótár

Könyvek

• Számítógép-optikai módszerek. Grif, az Orosz Föderáció Védelmi Minisztériuma, Volkov Alekszej Vasziljevics, Golovashkin Dimitry Lvovich, Doskolovich Leonyid Leonidovics. Felvázoljuk a széles funkcionalitású diffrakciós optikai elemek (DOE) számítógépes szintézisének alapjait. A zónás lemezek összetett... Vásárlás 1116 UAH-ért (csak Ukrajnában) beszerzési módszereit tárgyaljuk.
• Diffrakciós és mikroszkópos módszerek és műszerek nanorészecskék és nanoanyagok elemzéséhez, Yuri Yagodkin. A tankönyv kitér a röntgendiffrakciós, elektron- és neutrondiffrakciós elemzések, transzmissziós elektronmikroszkópia,…

A diffrakciós módszerek az atomok tanulmányozására szolgáló módszerek összessége
az anyag szerkezete nyalábdiffrakció segítségével
fotonok, elektronok vagy neutronok, szórva
vizsgált tárgy
A röntgendiffrakciós elemzés lehetővé teszi annak meghatározását
atomok koordinátái a háromdimenziós térben
kristályos anyagok
A gázelektron diffrakció határozza meg a geometriát
szabad molekulák a gázokban
Neutrográfia, amely a szóródáson alapul
neutronok az atommagokon, ellentétben az első kettővel
elektronszórást alkalmazó módszerek
kagylók,
Egyéb módszerek
2

Röntgen-diffrakciós elemzés

- az egyik diffrakciós kutatási módszer
az anyag szerkezete.
Alapja: a röntgendiffrakció jelensége által
háromdimenziós kristályrács
A módszer lehetővé teszi az atomi szerkezet meghatározását
anyagok, beleértve a térbeli
egységsejt csoport, annak mérete és alakja, ill
határozza meg a kristály szimmetriacsoportját is.
3

Röntgensugárzás (XR)
Röntgensugarak – hosszúságú elektromágneses sugárzás
hullámok 5*10-2 - 102 A. (E = 250 keV - 100 eV).
4

Röntgensugárzás
Az elektronok kötési energiája a legalsó (K) héjban
atomok:
H: 13,6 eV, Be: 115,6 eV, Cu: 8,983 keV
Például Cu K-sorozat esetén:
Következtetések:
1. RI – rövidhullámú (0,05 – 100 A) EM sugárzás.
2. Az RI belső átmenetek során fordul elő
atomhéjak (jellemző RI)
5

RI források
RI források:
röntgencső,
szinkrotron,
izotópok...
röntgencső
(Cu - anód)
6

Röntgen-diffrakció által
polikristályos minta
7

Röntgen-diffrakció által
polikristályos minta
1D vetítés
3D festmények
Por-röntgendiffrakció
Diffrakciós szög 20;
Intenzitás (impulzus, impulzus/s, relatív mértékegységek stb.
8

Radiográfia

A röntgensugarak kölcsönhatása a
kristályok, fémrészecskék,
molekulák diszperziójukhoz vezetnek. Tól től
X ~ hullámhosszú kezdeti sugárnyaláb
0,5-5 Å másodlagos sugarak jelennek meg ugyanazzal
hullámhossz, irány és intenzitás
amelyek a szóródás szerkezetéhez kapcsolódnak
tárgy.
A szórt nyaláb intenzitása attól függ
a tárgy méretére és alakjára is.
9

Radiográfia

Nanostrukturált röntgendiffrakció
az anyagok lehetővé teszik a bővítést
A röntgencsúcsok meglehetősen megbízhatóak
értékekkel határozzuk meg a szemcseméreteket
2-100 nm.
A szemcseméret csökkentése és növelése
a mikrodeformációk kiszélesedéshez vezetnek
Röntgencsúcsok.
A kiszélesedés mértékét becsülik
a csúcs fele szélessége vagy az arány használatával
integrált röntgen intenzitás
csúcsa a magasságáig (integrált szélesség).
10

Por-röntgendiffrakció
Csúcs intenzitás:
- kristályos szerkezet
- mennyiségi elemzés
Csúcs szélessége:
mikrostruktúra
(OKR méret)
Csúcspozíció:
rács metrika
(SE paraméterek)
11

OCD méretek meghatározása
Koherens szórási régiók (CSR) mérete
kiszámítható a DebyeScherrer egyenlet segítségével a következő képlet segítségével: D av = k / (β*cos),
ahol Dav – átlagolta át
kristályok térfogati mérete,
K - dimenzió nélküli együttható
részecskeformák (állandó
Scherrer) 0,9 gömbre;
∆1/2 - félszélesség
fizikai profil
reflex
- sugárzás hullámhossza,
- diffrakciós szög.
12

A szol-gél technológiával kapott, T = 900C-on kalcinált LaMnO3 diffrakciós mintázata.

LaMnO3 diffrakciós mintázata,
szol-gél technológiával nyert,
kalcinált T = 900 C-on.
PowderCell 2.2
2492
LA2900.4.x_y
1246
0
20
25
30
35
40
45
50
55
13
60

OCD méretek meghatározása
D av = k / (β*cos),
A Debye-Scherrer egyenlet alkalmazhatósági határai:
nem alkalmazható olyan kristályokra, amelyek méretei
több mint 100 nm.
A csúcsok kiszélesedését befolyásoló tényezők
diffrakciós minták:
1. hangszeres szélesítés
2. a krisztallit méretek miatti kiszélesedés
3. egyebek (a kristály torzulásai és hibái
rácsok, diszlokációk, halmozási hibák,
mikrofeszültségek, szemcsehatárok, kémiai
heterogenitás stb.)
14

Kicsapással (1, 2) és szol-gél metódussal (3, 4) nyert titán-dioxid anyagok röntgendiffrakciós mintázata, 500 °C-on (3), 600 °C-on (2,4) kalcinálva.

A kapott anyagok átlagos krisztallitméretei,
a Debye-Scherrer egyenlet segítségével számítjuk ki
15
22, 14, 22 nm a 2., 3. és 4. anyagok esetében.

Platina nanorészecskék szénhordozón, mérete – 4,2 nm

LM Pt 11_02
3500
3300
3100
2900
2700
2500
2300
2100
1900
1700
1500
35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50
,5
,5
,5
,5
,5
,5
,5 ,5
,5
,5
,5
,5
,5
,5 16,5

ez azt jelenti, hogy?
17

Kérdés: A röntgenfelvételen nincsenek csúcsok - mi van?
ez azt jelenti, hogy?
Általános kifejezés
„Röntgen-amorf minta”
Két lehetőség:
1) minta – amorf (nincs távol
rendelés)
2) „effektív részecskeméret” nagyon
kicsi (~3 nm vagy kevesebb)
18

Vékony filmek röntgendiffrakciója
A filmek jellemzői
Nem "végtelenül elnyelő rétegek"
Jelentős textúra (epitaxiális filmek)
Filmek amorfizálása
szubsztrát hatása
19

Vékony filmek röntgendiffrakciója
20

Vékony filmek röntgendiffrakciója
A filmek jellemzői:
textúra
Nitrid por röntgendiffrakciós mintázata
titán TiN (a) és TiN fóliák,
vegyszerrel nyerik
lerakódás
TiCl4 + NH3 + 1/2H2 = TiN↓ + 4HCl
kezdeti arányával
komponensek M(TiCl4)/M(NH3) = 0,87
(6, c), 0,17 (g) és hőmérséklet
lerakódás T = 1100 (b), 1200 (c),
1400 (g) °C
21

Vékony filmek röntgendiffrakciója
22

Diffrakciós kutatási módszerek
1. Diffrakciós módszerek alkalmazhatók
szinte minden objektum kutatása
sűrített állapot.
2. A vékony filmeket általában kis szögben vizsgálják
az elsődleges sugár beesése: nagy szögekben
ennek szétszórása lehetővé teszi az intenzitás növelését,
kicsiknek – fedezze fel a totális hatását
külső visszaverődés és diffrakció szuperrácsokon.
3. Diszperz rendszerek esetén a régióban való szóródás
a kis szögek információkat hordoznak a méretekről,
a részecskék alakja és sorrendje.
23

Neutrográfia

A neutron egy olyan részecske, amely alkalmas benne
tulajdonságai különböző anyagok elemzéséhez.
Az atomreaktorok termikus neutronokat állítanak elő
maximális energia 0,06 eV, amely
megfelel a de Broglie hullámnak, arányos
az atomközi távolságok értékei. Ez az
A szerkezeti neutron diffrakció módszere alapja.
A termikus neutronok energiájának összemérhetősége a
atomok és molekulacsoportok hőrezgései
neutron elemzésére használják
spektroszkópia és a mágneses momentum jelenléte
a mágneses neutronográfia alapja.
24

A munka célja

Kvalitatív röntgendiffrakciós elemzés elvégzése.

Rövid elmélet

A diffrakciós kutatási módszerek jelentik a fő információforrást a kristályok atomi szerkezetéről, amely, mint ismeretes, szabályos háromdimenziós periodikus sorozat. Egy ilyen sorozatot tekinthetünk elektromágneses sugárzás diffrakciós rácsának, amelynek hossza arányos ennek a rácsnak az időtartamával (~10 -8 cm). Ezek a hullámhosszak a röntgensugárzásnak, valamint a 100 keV energiájú elektronoknak és a 0,01 eV energiájú neutronoknak felelnek meg. Ennek megfelelően három módszer létezik az anyagok szerkezetének tanulmányozására - röntgensugárzás, elektrondiffrakció és neutrondiffrakció.

Szigorúan véve a diffrakciós maximumok helyzetét, amelyek akkor keletkeznek, amikor a röntgensugárzás szétszóródik egy háromdimenziós kristályrács csomópontjaiban, a Laue-egyenletek írják le. Yu.V Wolf orosz tudós és tőle függetlenül az angol fizikusok, Bragg egyszerű értelmezést adtak a röntgensugarak kristályban keletkező diffrakciós mintájáról, és ezt a jelenséget az „atomról visszaverődő tükör interferenciájával” magyarázták. síkok” röntgensugárzás (2.1. ábra).

Ha az útkülönbség egyenlő a hullámhosszok egész számával, akkor maximumot figyelünk meg. Az ábrán látható, hogy ez akkor történik, amikor

Δ =n·l=2·d·sinq , ahol a beeső sugár és az atomsík közötti szög, a síkok közötti távolság, a röntgensugárzás hullámhossza, - a tükrözés sorrendjének nevezett egész szám. Ezt a kapcsolatot Wolfe-Bragg törvénynek nevezik.

ábra.2.1. A Wulf-Bragg képlet levezetéséhez

Ennek az összefüggésnek a gyakorlati alkalmazása számos, gyakorlatilag fontos probléma megoldását teszi lehetővé. Különösen a síkközi távolságok halmaza jellemzi egy adott anyag kristályrácsát. Nyilvánvaló, hogy a felhasznált röntgensugárzás hullámhosszának ismeretében és az egyik vagy másik röntgendiffrakciós elemzési technikával kapott röntgenképen a megfelelő szögek mérésével lehetséges a síkközi távolságok kiszámítása. A számított síkközi távolságok összehasonlítása a legtöbb anyagnál jól ismert, táblázatok formájában rendszerezett szabványos síkközi távolságokkal lehetővé teszi az elemzett röntgenkép hordozójának egyértelmû meghatározását.

Az is nyilvánvaló, hogy különböző anyagok (fázisok) keverékének röntgenképet kell adnia, amely az egyes fázisokra külön-külön jellemző maximumok szuperpozíciója. Annak ellenére, hogy ebben az esetben az egyes anyagok azonosítása bonyolultabbá válik, a röntgenképek kiszámításának elve változatlan marad. Ezt a problémacsoportot röntgen kvalitatív fáziselemzésnek nevezik.

Ebben a munkában az elemzés egyszerűsítése érdekében az egyik tiszta fém röntgendiffrakciós mintázatának kiszámítását javasoljuk.

Leggyakrabban a fázisanalízishez szükséges röntgendiffrakciós mintákat úgy nyerik, hogy egy polikristályos mintát monokromatikus sugárzásban készítenek. Valójában azonban az ilyen sugárzás és - sorozatokból áll. (A jellemző röntgensugárzás megszerzésének elveiről a szakirodalomban található részletes információ). Ezért még egyfázisú anyag (például tiszta fém) röntgendiffrakciós mintázatában is vannak diffrakciós maximumok ugyanazon atomi síkokból, de különböző hullámhosszokon. Ebben az esetben az u-sugárzás hullámhossz-különbsége kicsi, és a legtöbb esetben diffrakciós maximumuk összeolvad. Ezért a röntgenfelvételek kiszámításakor a sugárzás átlagos hullámhosszát használjuk, amelyet az összefüggés határozza meg

. A síkközi távolságok táblázatos adatait a különböző referenciakönyvek csak a - sorozathoz tartalmazzák. A sorozathoz tartozó maximumokat vagy eltávolítják a felvételi folyamat során, vagy számítással azonosítják (amelyet a számítási eljárásban részletesen ismertetünk).

2.2. A sugárút diagramja a Debye-kamrában:

1- beeső sugár; 2- kollimátor; 3- fényvisszaverő sík; 4- film; 5- szórt nyaláb; 6- cső; 7- Debye kamra

A polikristályos (poros) anyag röntgenfelvételeinek klasszikus módszere a Debye-kamrában történő felvétel, amely egy henger, amelynek közepén egy több tized átmérőjű oszlop formájában lévő minta található. mm (2.2. ábra) A röntgensugárzás hatására érzékeny lapos filmet nyomunk a belső felületi hengerre.

Mivel a polikristályban az egyes krisztallitok kaotikusan helyezkednek el (ugyanannyira valószínű), mindig lesznek olyan atomsíkok, amelyek olyan szöget zárnak be az elsődleges röntgensugárral, amely kielégíti a Wulff-Bragg feltételt. Ebben az esetben a diffrakciós sugarak egy kúpot írnak le, amelynek csúcsán az elsődleges sugár iránya körüli szög van. Minden ilyen szögű kúp (minden síkkészlet bizonyos síkközi távolsággal) a lyukakra szimmetrikus vonalpárnak felel meg, amely a kúpnak a hengerrel való metszéséből adódik.

Attól függően, hogy a film hol helyezkedik el az elsődleges és a diffrakciós nyalábhoz viszonyítva (a film feltöltésének módja Debye-kamrában), a filmre rögzített diffrakciós mintázat eltérő lesz (2.3. ábra).

2.3. ábra. Hengeres fényképezőgépben történő fényképezés sémája (a számok sorszámokat jelölnek): egyenes; fordított; aszimmetrikus

Közvetlen fényképezéshez (a film végei a bejárati nyílásnál - a kollimátornál összefolynak) a vonalak növekvő szögrendben vannak elrendezve a film közepétől a széleiig. Szimmetrikus vonalpár közötti távolság 2L egyenlő a szögnek megfelelő kör ívével 4q, azaz 2L i = 4q×R(radiánban) ill 2L i = 2R×4q /360(fokban), ahol a röntgenkamra sugara.

Innen , hol a kamra átmérője.

Általában a kamra átmérőjét 57,3 mm-re vagy annak többszörösére állítják be, ami leegyszerűsíti a számítást. Különösen, ha mm (fok) = (mm).

Fordított fényképezéshez (a film végei a bemeneti nyílásnál - a csőnél összefolynak) a röntgenvonalak a film széleitől a közepéig növekvő szögek szerint vannak elrendezve. A szimmetrikus egyenes pár távolsága megegyezik a (360-) szögnek megfelelő kör ívével, azaz. . Ezért a kapcsolat révén kapcsolódnak egymáshoz , azaz .

Aszimmetrikus felvételnél (a film végei a röntgensugárra merőleges kamraátmérőnél összefolynak) a vonalak növekvő szögek szerint vannak elrendezve a röntgensugár középső részében a kimeneti nyílástól a bejáratig.

Ebben az esetben a szögek meghatározásakor figyelembe kell venni, hogy a kimeneten elhelyezkedő szimmetrikus vonalpárok közötti távolságok és a bemeneten az arányhoz kapcsolódnak. .

A Debye-módszerben háromféle hiba van, amelyek hibához vezetnek a síkközi távolságok meghatározásában:

A diffrakciós vonalak közepe meghatározásának pontatlanságával és mérési módszerével kapcsolatos mérési hibák; kifejezés határozza meg őket , ahol nagy pontosságú mérőműszerrel (pl. mikroszkóp - komparátor), röntgenfelvételek ismételt mérésével, valamint nagy átmérőjű Debye kamerák használatával minimalizálhatók;

Geometriai felvételi tényezők által okozott hibák - a minta elmozdulása a kamera közepétől (minta excentricitása); ebben az esetben az elsődleges nyalábra merőleges elmozdulás nem okoz hibát a szög meghatározásában (2.4. ábra, ellenkezőleg, a minta elsődleges nyaláb iránya, a szimmetrikus vonalak elmozdulása következtében); a röntgenkép eltolódása egymás felé (vagy egymás felől), azaz. az ilyen eltolódást a szöget meghatározó ív hosszának változása okozza; az ilyen jellegű hibákat a röntgenfelvételek készítése során kiküszöböljük - a mintát egy speciális szerelőmikroszkóp segítségével a kamrában központosítják;

1 oldal

A diffrakciós módszerek az energiaveszteség nélkül szórt sugárzás szögeloszlásának vizsgálatához kapcsolódnak. Diffrakciós módszerekkel, amelyek monokromatikus röntgensugarakat (röntgen diffrakció), neutronokat (neutron diffrakció) és elektronokat (gázelektron diffrakció) használnak sugárzásként, meghatározzák az ilyen típusú sugárzások szórási intenzitásának szögeloszlását, attól függően, hogy a molekulák geometriája.  

A szinte tisztán geometriai problémákra korlátozódó diffrakciós módszerek (természetesen az erőhatásokhoz kapcsolódóan, mivel ez utóbbiak elsősorban az atomközi távolságoktól függenek) számos tagadhatatlan előnnyel járnak. Debye, Laue, Ewald, Zernike és Prince klasszikus munkájának köszönhetően, amelyet az elmúlt években számos teoretikus elmélyített és általánosított, jól kidolgozott röntgenoptikával rendelkezünk, amelyet ügyesen alkalmaznak az elektron- és neutronsugár-szórási elméletekben. Sok esetben szinte egyértelműen ki lehet számítani az egykristály egységcellájában lévő atomok koordinátáit, és egyértelműen meghatározni a szórási görbét egy ismert szerkezetből vagy annak modelljéből (mind kristályokra, mind üvegekre vagy folyadékokra), valamint egyértelműen. végezze el a kísérleti szórási görbe Fourier-analízisét, és keresse meg a sugárirányú eloszlási görbét.  

A diffrakciós módszerek, bár a legmunkaigényesebbek, szinte egyértelmű információkat adnak a molekulák szerkezetéről.  

A diffrakciós módszerek és mindenekelőtt a röntgendiffrakciós módszerek megteremtik ezt a lehetőséget. Hosszú ideig, amint fentebb megjegyeztük, a röntgensugarak visszaverődésének elemzését - diffrakciós csúcsokat, amikor a röntgensugárzás áthalad egy atomrácson (kristályrács) - használták az atomok koordinátáinak meghatározására. Az elmúlt években ennek az elemzésnek a technikája gyorsan fejlődött és javult, ami végül az atomi-molekuláris szerkezet megjelenítéséhez vezetett.  

A diffrakciós kutatási módszerek lehetővé teszik egy anyag szerkezetének elemzését és a fémek és ötvözetek kristályszerkezetének tökéletlenségeinek tanulmányozását; rugalmas, maradó feszültségek, textúra. Anélkül, hogy részletesen foglalkoznánk az elektrondiffrakciós vizsgálatok és a neutrondiffrakció módszereivel, megjegyezzük e módszerek néhány jellemzőjét.  

A korszerű diffrakciós módszerek lehetővé teszik a molekulák elektronsűrűségének kellő pontosságú meghatározását, majd az izolált atomok sűrűségének szuperpozíciójával való összehasonlításával az elektronsűrűség empirikus differenciálképét is meg lehet alkotni.  

A szerkezet tanulmányozására szolgáló diffrakciós módszerek számítógépesek.  

Ezek a diffrakciós módszerek egyelőre az egyetlen mód a vízmolekulák lokalizációjának vizsgálatára a fehérje felszínén és belsejében. Tele vannak hibákkal, és gyakran félreértelmezik az adatokat, még akkor is, ha a kísérleti munkát gondosan végezték el. Finney a közelmúltban átfogó és világos áttekintést adott az e területre vonatkozó adatokról, hangsúlyozva a natív fehérjeszerkezet stabilitását vagy instabilitását befolyásoló tényezőket, valamint a víz szerepét a szerkezet stabilizálásában.  

Mivel a hagyományos diffrakciós és más képalkotó technikák2 érzéketlenek a diszlokációs mag körüli atomi konfigurációk részleteire, általában elegendő a diszlokációs feszültségmező egyszerű, klasszikus modelljét figyelembe venni, amely a makroszkopikus rugalmasság elméleten alapul. A mérlegelést gyakran korlátozza az a további feltételezés, hogy az anyag rugalmas tulajdonságai izotrópok.  

Az optikai és diffrakciós módszerek közé tartoznak a különböző hullámhosszú elektromágneses sugárzások vagy különböző energiájú részecskék áramlásának a vizsgált anyaggal való kölcsönhatásán alapuló módszerek.  

Diffrakciós módszerekkel végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a H kötések jelenléte az intermolekuláris érintkezések hosszának csökkenéséhez vezet a van der Waals sugarak összegéhez képest, és erősségüket ennek az eltérésnek az értéke alapján ítélik meg. Lehetnek egyenesek vagy ívesek. A H-kötés akceptorai olyan elemek lehetnek, mint az F, O, N, Cl, S.  

Mobil hidrogénatomok szimmetrikusan (és aszimmetrikusan) |. Különféle módszerek időskálája.

A diffrakciós módszerekben, amint már említettük, a molekula és a diffrakciós hullám közötti kölcsönhatás sokkal rövidebb ideig tart, mint a molekulákon belüli mozgás.  

A diffrakciós kutatási módszerekben a röntgensugárzás, az elektronok vagy neutronok áramlása kölcsönhatásba lép a molekulákban, folyadékokban vagy kristályokban lévő atomokkal. Ebben az esetben a vizsgált anyag diffrakciós rács szerepét tölti be. A röntgenkvantumok, az elektronok és a neutronok hullámhosszának pedig arányosnak kell lennie a molekulákban vagy a folyadékokban és szilárd anyagokban lévő részecskék közötti atomi távolságokkal. Maga a diffrakció (a maximumok és minimumok szabályos váltakozása) a hulláminterferencia eredménye. A kémiai és kristálykémiai szerkezettől függ, ezért megfelel a vizsgált anyag szerkezetének. A kondenzált anyagban diffrakciós röntgensugárzás inverz diffrakciós problémáját röntgendiffrakciónak nevezzük. Az elektron- és neutronsugarak röntgensugarak helyett történő alkalmazásának módszereit elektrondiffrakciónak, illetve neutrondiffrakciónak nevezik. Ezekben a módszerekben közös a szórt röntgensugárzás, neutronok és elektronok intenzitásának szögeloszlásának elemzése az anyaggal való kölcsönhatás eredményeként. De a röntgenkvantumok, a neutronok és az elektronok szórásának természete nem ugyanaz. A röntgensugárzást az anyagot alkotó atomok elektronjai szórják. A neutronokat az atommagok szóródják szét; és elektronok - az atommagok és az atomok elektronhéjának elektromos mezője által. Az elektronszórás intenzitása arányos az atomok elektrosztatikus potenciáljával.  

Téma: Szilikát anyagok kristályos állapota. Kristályos anyagok szerkezetének vizsgálati módszerei. Az ionos-kovalens szerkezetek felépítésének alapszabályai.

4. sz. előadás.

1. Szilikátok kristályos állapotban.

2. Kristályos anyagok szerkezetének vizsgálati módszerei.a

3. Az ionos-kovalens szerkezetek felépítésének alapszabályai.

DTA - differenciális hőelemzés

TG - termogravimetriás elemzés

A szerkezet tanulmányozására szolgáló diffrakciós módszerek közé tartozik a radiográfia, az elektrondiffrakció és a neutrondiffrakció. A módszerek a kristályok szerkezeti elemei közötti távolsággal arányos hullámhosszú sugárzás alkalmazásán alapulnak. A kristályon áthaladva a sugarak diffrakcióba lépnek, és az így létrejövő diffrakciós mintázat szigorúan megfelel a vizsgált anyag szerkezetének.

Röntgen-diffrakciós módszer.

A röntgendiffrakciós elemzés fejlesztése M. Laue (1912) híres kísérletével kezdődött, amely kimutatta, hogy a röntgensugár áthalad.
a kristályon keresztül diffrakciót tapasztal, és a diffrakciós maximumok eloszlásának szimmetriája megfelel a szimmetriának
kristály. A diffrakciós maximumok minden irányban megjelennek, megfelelve a röntgendiffrakciós elemzés alaptörvényének - a Wulff-Bragg egyenletnek

A diffrakciós módszerek két csoportra oszthatók: 1) a sugár beesési szöge a kristályon állandó, de a sugárzás hossza változó; 2) a hullámhossz állandó, de a beesési szög változik.

Az első csoport módszerei közé tartozik a Laue-módszer, amely abból áll, hogy a polikromatikus röntgensugárzást egy álló egykristályra irányítják, amely mögött egy fényképészeti film található. A polikromatikus sugárzásban elérhető számos hullámhossz közül mindig van olyan hullám, amely kielégíti a Wulf-Brzgg egyenlet feltételeit. A Laue-módszer lehetővé teszi a kristály szimmetriájának feltárását. A második csoport módszerei közé tartoznak az egykristály és egy polikristályos minta forgatásának módszerei. Az egykristályos forgatási módszerben
monokromatikus sugár a sugár irányára merőleges tengely körül forgó egykristályra irányul. Ebben az esetben a kristály különböző síkjai a diffrakciós viszonyoknak megfelelő pozícióba esnek, ami a megfelelő diffrakciós mintázat kialakulásához vezet. Az integrál intenzitás mérésével és a szerkezeti amplitúdók halmazának meghatározásával megfejthető a kristály szerkezete.

Polikristályos anyagok vizsgálatakor a mintát monokromatikus sugárzással világítják meg. A tetszőlegesen orientált kristályok halmazában mindig lesz olyan, amelynek orientációja megfelel a Wulff-Bragg egyenletnek. A visszavert sugarat fényképes módszerrel (2. ábra) vagy ionizációs vagy szcintillációs számlálókkal rögzítik a jelet egy erősítőkből és konverterekből álló rendszeren keresztül egy potenciométerhez vezetik, amely rögzíti az intenzitáseloszlási görbét (3. ábra). A diffrakciós maximumok elhelyezkedése határozza meg a rács geometriáját, intenzitásuk pedig az elektronsűrűség eloszlását, vagyis azt, hogy a kristály egy adott pontjában mekkora a valószínűsége az elektronok megtalálásának (4. ábra). Az elektronsűrűség-eloszlás nemcsak az atomok rácsbeli helyzetének meghatározását teszi lehetővé, hanem a kémiai kötés típusát is. A diffraktométerek magas hőmérsékletű csatlakozói lehetővé teszik a melegítés során bekövetkező polimorf átalakulások rögzítését és a szilárd fázisú reakciók monitorozását.

A röntgendiffrakció lehetővé teszi a kristályok hibáinak tanulmányozását is.

sugárkimenet; 4 - kis szögek területe 9

Rizs. 2. Polikristályos minták röntgendiffrakciós mintázatának vétele fényképregisztrációs módszerrel:

Rizs. 3. A kvarc röntgendiffrakciós mintája szcintillációs rögzítési módszerrel kapott elrendezéssel

Elektrondiffrakciós módszer (elektronográfia). A módszer azon a tényen alapul, hogy az atomok elektrosztatikus mezőjével kölcsönhatásba lépve egy elektronnyaláb szétszóródik. A röntgensugárzástól eltérően az elektronsugárzás csak kis mélységig képes behatolni, ezért a vizsgált mintáknak vékony filmek formájúaknak kell lenniük. Az elektrondiffrakció segítségével a kristályban a síkközi távolságok meghatározása mellett a fényatomok rácsban elfoglalt helyzete is vizsgálható, ami a fényatomok által gyengén szórt röntgensugárzással nem végezhető el.

Neutron diffrakciós módszer. A neutronnyaláb előállításához atomreaktorra van szükség, ezért ezt a módszert viszonylag ritkán alkalmazzák. A reaktor elhagyásakor a nyaláb jelentősen gyengül, ezért széles nyaláb alkalmazása és ennek megfelelően a mintaméret növelése szükséges. A módszer előnye a hidrogénatomok térbeli helyzetének meghatározása, amely más diffrakciós módszerekkel nem végezhető el.

Rizs. 4. Kovalens kötésű (gyémánt) kristály elektronsűrűség-eloszlása ​​(o) és szerkezete (b)

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete