Дифракция на монокристаллах

Причина столь резкого изменения картины рассеяния после аварии состояла в образовании в результате отжига монокристаллов никеля, которые служили своего рода дифракционными решетками. Если де Бройль прав и электрон обладает волновыми свойствами, то картина рассеяния должна напоминать рентгенограмму Лауэ. Д рассчитывать рентгенограммы к тому времени уже умели, формула Брэгга была известна. Так, для случая, представленного на рис. 5, угол а между плоскостями Брэгга и направлением, максимального рассеяния электронов составляет 65°. Измеренное рентгенографическим методом расстояние а между плоскостями в монокристалле Ni равно 0,091 нм. Уравнение Брэгга, описывающее положение максимумов при дифракции, имеет вид пХ = 2а sin а (п — целое число). Принимая п = 1 и подставляя экспериментальные значения а и а, получаем для Ъ Я = 2 0,091 sin 65° = 0,165 нм Формула де Бройля [c.22]

Эта концепция применима к дифракции в кристалле, поскольку кристаллическая решетка может быть описана с помощью набора параллельных плоскостей с различными расстояниями с/ между ними. Если пучок рентгеновских лучей падает на любой набор плоскостей под углом, для которого выполняется соотношение Брэгга, то из кристалла будет исходить единственный вторичный пучок. И на самом деле, когда на монокристалл вещества действует пучок интенсивного рентгеновского излучения, из него в различных направлениях испускаются многие тысячи более слабых пучков или отражений, как это показано на рис. 17.9. Угол между каждым отраженным пучком и падающим пучком излучения определяется расстоянием между рассеивающими плоскостями. [c.375]

В. Ф. Киселев (1961 г.) получил надежные опытные доказательства и дал теоретическое обоснование строгого подчинения процесса хемосорбции закономерности стехиометрии. Совместно с сотрудниками им было установлено, что величины и теплоты сорбции на графите обусловлены количеством и характером межатомных связей, возникающих между атомами сорбата и атомами поверхности сорбента. Он отмечает, что хемосорбция на атомарно чистой поверхности приводит к насыщению разорванных на поверхности химических связей. Происходит восстановление нормальной гибридизации орбиталей поверхностных атомов благодаря их связи с хемосорбированными атомами. Исследование поверхности полупроводников со структурой алмаза, а именно монокристаллов германия и кремния методом дифракции медленных электронов, показало, что при сорбции на них кислорода, иода, брома, воды и атомов некоторых металлов действительно восстанавливается порядок в расположении атомов на поверхности, что и позволяет восстанавливать нормальную гибридизацию. [c.199]

В основу классификации экспериментальных методов рентгенографии можно положить либо способ регистрации дифракционного спектра (фотографический или ионизационный), либо агрегатное состояние исследуемого объекта (поли- или монокристалл, аморфное вещество, жидкость или газ). Несмотря на существование единого физического подхода к проблеме дифракции рентгеновских лучей (см. Введение и гл. I), различия в методических особенностях экспериментальных исследований различных объектов весьма существенны и приводят к появлению специальных областей рентгеноструктурного анализа. Например, значительная информация о белках, полимерах и ряде других объектов сосредоточена в области малых углов рассеяния от нескольких угловых минут до 3—5 градусов. С позиций физики рассеяния рентгеновских лучей между этой и всей остальной частью дифракционного спектра нет никакой принципиальной разницы, однако, специфические экспериментальные трудности, в первую очередь — малая интенсивность рассеянного излучения, привели к созданию специального рентгеновского оборудования — малоугловых рентгеновских камер и дифрактометров [1]. [c.111]

Для макрообъектов длина волны чрезвычайно мала и волновые свойства не проявляются. Например, в случае частицы массой в 1-10-3 движущейся со скоростью 1 м/с, А,= 10- нм. Другое дело в случае микрообъектов. Например, для электронов с энергиями от 1,60-10- до 1,60-10 Дж (от 1 до 10 000 эВ) длины волн де Бройля лежат в пределах (1н-0,01) нм, т. е. в интервале длин волн рентгеновского излучения. Для них волновая природа обнаруживается достаточно четко.. Первое экспериментальное подтверждение гипотезы де Бройля было получено в 1927 г. в опытах по-дифракции электронов на монокристалле никеля и по дифракции электронов,, движущихся в поле "с ускоряющим потенциалом, на монокристалле никеля и поликристаллических пленках алюминия и золота. В первом случае при напряжении порядка 100—200 В длина волны становилась соизмеримой с раз- [c.46]

НЕЙТРОНОГРАФИЯ — метод изучения структуры молекул, кристаллов, жидкостей с помощью дифракции (рассеивания) нейтронов имеет много общего с рентгегюграфией. Дифракция нейтронов — типичное оптическое явление, аналогичное дифракции рентгеновских лучей, в котором ярко проявляются волновые свойства нейтрона. Для нейтронографических исследований требуются пучки тепловых нейтронов высокой интенсивности. Поэтому Н. начала развиваться лишь после строительства ядерных реакторов. Для исследования структуры вещества узкий направленный пучок тепловых нейтронов из реактора падает на монокристалл. Отражение нейтронных волн от кристаллической поверхности происходит в результате взаимодействия нейтронов с ядрами кристалла. Чтобы определить структуру кристалла, надо измерить углы, под которыми наблюдаются отражения первого порядка и интенсивность его. Н. имеет ряд преимуществ по сра-внлшю с рентгенографией благодаря зк1 чительному расширениво числа объектов исследования. [c.172]

Почти идеальную возможность установления структуры молекулы с определением точных валентных углов и расстояний между атомами в молекулах дает рентгеноструктурный анализ. Границы применимости метода обусловлены локализацией атомов с низким порядковым числом и необходимостью применения анализируемой пробы в виде монокристалла. При нейтронной дифракции можно установить локализацию даже атома водорода. Недостатком этого метода являются чрезвычайно высокие затраты времени на оценку полученных результатов, от нескольких недель до месяца, несмотря на применение современных вычислительных устройств. [c.407]

IV. Дифракция медленных электронов (ДМЭ) с энергиями 1—500 эВ, благодаря низкой проникающей способности (несколько атомных диаметров) дает информацию о структуре поверхности (в отличие от быстрых, детектирующих периодичность в объемной фазе). Сравнение дифрактограмм до и после адсорбции указывает на изменения структуры самого твердого адсорбента в результате адсорбционного акта они особенно заметны прн хемосорбции, когда величины Qa близки к энергиям химической связи в твердых решетках.. Метод позволяет судить о количестве ступеней на монокристаллах до адсорбции, [c.127]

Для исследований строения в-ва используют тепловые Н., энергия к-рых сравнима с энергией тепловых колебаний атомов в твердом теле. При рассеянии тепловых Н. на монокристаллах имеет место дифракция Н. (см. Дифракционные методы). Наличие у Н. магн. дипольного момента вызывает рассеяние Н. на атомах, что дает возможность изучать магн. структуру материалов (см. Нейтронография). [c.205]

Чтобы определить углы, при которых происходит дифракция рентгеновских лучей, ориентированный монокристалл вращают в пучке рентгеновских лучей и определяют их интенсивность при угле отражения с помощью счетчика. Исследование структуры кристаллов проводится с помощью метода вращающегося кристалла фотографическая пленка движется по мере вращения кристалла таким образом, на фотографии можно избежать наложения одних пятен на другие. [c.573]

При изучении монокристалла (чаще всего в виде шарика диаметром 0,1-0,3 мм) по углам дифракции устанавливают форму и размеры элементарной ячейки кристалла. По закономерному отсутствию нек-рых отражений судят о пространств. группе симметрии кристалла. По интенсивности отражений рассчитывают абс. значения структурных амплитуд. Структурные амплитуды-коэффициенты рядов Фурье, с помощью к-рых представляют ф-цию распределения электронной плотности р(г), где г-радиус-вектор любой точки в элементарной ячейке кристалла. Положения максимумов этой ф-ции отождествляют с положением атомов, а по форме максимумов судят о тепловых колебаниях атомов. Фазы структурных амплитуд (т.е. сдвиг фазы отраженной волны по отношению к падающей) в общем случае непосредственно из эксперимента определить нельзя для этого разработаны спец. косвенные методы. [c.241]

Для характеристики ламелярных монокристаллов пользуются такими методами, как электронная микроскопия (гл. 27), рентгеноструктурные методы (гл. 28), методы, основанные на дифракции электронов (гл. 29). [c.82]

Анализ электронной дифракции полезен при изучении монокристаллов (их формы и совершенства), степени кристалличности, текстурированных и неориентированных поликристаллических структур, вытянутых и ориентированных полимеров. [c.137]

Вследствие коротких длин волн электронов, например 0,06 А при У = 40 кВ, максимальная интерференция электронов наблюдается при очень малых углах дифракции (9), благодаря чему на картине монокристалла, полученной с помощью анализа электронной дифракции, значительно больше рефлексов, чем при рентгеноструктурном анализе (рис. 29.2). [c.137]

Хотя порошковые рентгенограммы широко используются для дактилоскопии веществ, их применение для определения расположения атомов ограничено главным образом простыми кристаллическими структурами, к которым относятся кубическая, гексагональная и тетрагональная системы. Для определения расположения атомов в общем гораздо удобнее использовать рентгеновскую технику с применением монокристаллов. Главное преимущество дифракции рентгеновских лучей перед другими структурными методами состоит в том, что практически во всех случаях обеспечивается прямое и единственное решение структуры. [c.579]

Средняя длина волны де Бройля (разд. 12.8) тепловых нейтронов равна 1,4 А при комнатной температуре. Монохроматический пучок может быть получен путем дифракции при применении кристаллического монохроматора, который выбирает узкую полосу длин волн из падающего излучения ядерного реактора. Дифракцию нейтронов можно также использовать для изучения строения порошков или монокристаллов. Хотя законы дифракции нейтронов подобны законам дифракции рентгеновских лучей, некоторые основные различия между ними приводят к тому, что оба метода дополняют друг друга. В то время как рентгеновские лучи рассеиваются электронами, нейтроны рассеиваются сначала ядрами. Следовательно, факторы атомного рассеяния нейтронов не изменяются прямо пропорционально с атомным номером, как при рассеянии рентгеновских лучей, [c.583]

Физические свойства вещества зависят от атомного состава, структуры, характера движения и взаимодействия частиц. Для определения этих параметров используются разнообразные физические методы исследования. К ним относятся методы, основанные на явлении дифракции рентгеновского излучения, электронов п нейтронов. Явление дифракции рентгеновских лучей на монокристаллах было открыто М. Лауз в 1912 г. Оно явилось началом рентгеноструктурного анализа твердых тел, жидкостей и газов. Советские ученые А. Ф. Иоффе, С. Т. Конобеевский, Н. Е. Успенский, Н. Я. Селяков одними из первых применили рентгеноструктурный метод для определения геометрических размеров кристаллических решеток и их пространственной симметрии, нахождения координат атомов кристалла, обнаружения преимущественных ориентировок (текстур), возникающих при деформации твердых тел, исследования внутренних напряжений, построения диаграмм состояния. Их основополагающие работы в этой области получили дальнейшее развитие в трудах Г. В. Курдюмова, Г. С. Жданова, Н. В. Белова, В. И. Данилова, В. И. Ивероновой, А. И. Китайгородского, Б. К. Вайнштейна и др. [c.4]

При регистрации на фотопленке дифракционная картина рентгеновского излучения на монокристалле состоит из серий регулярно расположенных пятен, позиции которых зависят от размера элементарной ячейки и ориентации кристалла. Брэгг в 1913 году показал, что угловое распределение таких максимумов рассеяния можно рассчитать исходя из того, что процесс дифракции подчиняется законам геометрического отражения на серии плоскостей кристаллической решетки (рис. 11.2-5). В этих условиях максимумы интерференции будут наблюдаться только в том случае, когда параллельные дифрагированные волны (1, 2, 3 и т. д.) имеют разницу в пути с ближайшими соседями в Л(2тг). Условие Брэгга [c.396]

Соморджай и соавт. [236—239] для выяснения механизма каталитических превращений углеводородов на ступенчатых поверхностях платины пытались идентифицировать атомные центры монокристаллов Р1, ответственных за разрыв связей С—С, С—Н и Н—Н. Структура и состав поверхности монокристаллов Р1 были исследованы методами Оже-спектроскопии и дифракции медленных электронов. Полученные результаты сопоставлены с каталитическими свойствами Р1 ь реакциях О—Н-обмена, дегидрирования циклогексана в бензол и гидрогенолиза циклогексана с образованием н-гексана. [c.165]

Несомненный интерес представляет цикл работ Со-морджая и сотр. [174—177] по исследованию кинетики различных реакций (в том числе дегидроциклизации) на монокристаллах металлов (Р1, 1г, N1, Ag) с одновременным определением структуры и состава поверхности методом дифракции медленных электронов и Оже-спект-роскопии. Показано, что атомные ступеньки на поверхности монокристалла Р1 являются активными центрами процессов разрыва связей С—Н и Н—Н. Зависимость скоростей реакций дегидрирования и гидрогенолиза циклогексана и циклогексена от структуры поверхности Р1 свидетельствует о существовании изломов и выступов на атомных ступеньках. Такие дефекты структуры являются особенно активными центрами процесса расщепления С—С-связей. Установлено, что активная поверхность Р1 в процессе реакции покрывается слоем углеродистых отложений свойства этого слоя существенно влияют на скорость и распределение продуктов каталитических реакций. Показано, что дегидрирование циклогексана до циклогексена не зависит от структуры поверхности (структурно-нечувствительная реакция). В то же время дегидрирование циклогексена и гидрогенолиз циклогексана являются структурно-чувствительными реакциями. Полученные результаты позволили расширить классификацию реакций, зависящих от первичной структуры поверхности катализатора и от вторичных изменений поверхности, возникающих в процессе реакции. При проведении реакций на монокристаллах 1г показано, что ступенчатая поверхность 1г в 3—5 раз более активна в [c.252]

Дадаян К. А., Савченко В. И., Боресков Г. К. Изучение хемосорбции кислорода и начальной стадии окисления монокристалла никеля с ориентацией (100) методами дифракции медленных электронов и оже-спектро-скопии.— Кинетика и катализ, 1977, т. XVIII, вьш. il, с. 189—194. [c.25]

Наиболее быстро прогрессирующим разделом электрохимии в настоящее время является учение о кинетике и механизме электрохимических процессов. Развитие квантовой электрохимии позволило существенно прояснить проблему природы элементарного акта переноса заряда и подойти с единой точки зрения к реакциям переноса заряда в объеме раствора и на границе фаз. Своеобразие электрохимических процессов на границе электрод — раствор определяется их реализацией в области пространственного разделения зарядов, условно называемой двойным электрическим слоем. Теоретические и экспериментальные исследования строения двойного слоя составляют важный раздел современной электрохимии, новый этап в развитии которого ознаменован разработкой молекулярных моделей двойного слоя, применением прямых оптических методов in situ и мощных современных физических методов изучения поверхности ех situ (дифракция медленных электронов, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, Оже-спектроскопия и др.), использованием в качестве электродов граней монокристаллов. [c.285]

В работе [13] было проведено изучение дифракции мессбауэровского 7-излучения с энергией 35,6 кэВ в монокристалле теллура (структура теллура была обсуждена ранее в гл. XI). Предварительные исследования монокристалла естественного изотопического состава с отражающей поверхностью параллельной плоскостям (0003) (т. е. перпендикулярной к оси с кристалла), проведенные на рентгеповском дифрактометре, показали отсутствие каких бы то ни было рефлексов отражения в окрестности углов, соответствующих положению максимумов отражения 0001 и 0002, которые являются запрещенными для монокристалла теллура, в то время как для Ка,, Ка, И К излучения Мо присутствовали отражения [c.241]

Волновые свойства электронов получили убедительные экспериментальные подтверждения в опытах по их интерференции и дифракции, выполненных начиная с 1927 г. американскими исследователями К. Девиссоном, Л. Джермером и советским ученым П. С. Тартаковским. Электронограммы, полученные при бомбардировке электронами монокристаллов металлов, принципиально не отличались от рентгенограмм, полученных с применением рентгеновского излучения. Эти данные подтверждают, высказанное В. И. Лениным философское положение Условие познания всех процессов мира в их самодвижении , в их спонтанном развитии, в их живой жизни, есть познание их как единства противоположностей . [c.56]

В рентгеновских камерах применяется фотографическая регистрация излучения. Уже в первых опытах Дебая по дифракции рентгеновских лучей была использована камера цилиндрического типа, обидая схема которой оставалась долгое время неизменной, хотя детали ее конструкции изменились довольно значительно. К камерам подобного типа относятся камеры РКД-57, РКУ 6 и РКУ-114, которые до сих пор применяются во многих лабораториях. Простота конструкции и эксплуатации этих камер компенсирует в известной степени их недостатки (невысокие точность и разрешающую способность). В камерах РКУ-86 и РКУ-114 в качестве держателя образца можно применять гониометрическую головку для съемки монокристаллов то позволяет снимать рентгенограммы вращения и качания вдоль направления, близкого к оси головки, и с хорошей точностью получать данные о межплоскостных расстояниях, отвечающих нулевой слоевой [c.16]

А. Нартен, Ц. Венкатеш и С. Рейс изучали структуру аморфного льда методом дифракции рентгеновского излучения и нейтронов. Образцы изготовляли при медленной (4 мг/ч) конденсации паров воды на плоскую поверхность монокристалла меди, находящегося в дьюаре при температуре жидкого гелия. Использовалось монохроматическое излучение молибдена. Опыт повторяли в течение 15 дней, и при этом изменение дифракционной картины не наблюдалось. Съемка производилась при 10 и 77 К. Исследования показали [c.314]

Значительно чаще такие новообразования как карбонаты (имевшиеся в структуре самого образца, а не возникшие при препарировании), гидроокись кальция, гидроалюминаты, гидросульфоалюминаты и гидрогранаты имеют свойственную им форму гексагональных пластинок, кубов, палочек, призм, листочков, ромбовидных частиц и изометричных образований. Портлапдит, кальцит и гидроалюминат хорошо окристаллизованы, что видно из электронограмм их кристаллов. Обычно получить дифракцию с монокристалла почти не удается, так как несколько частиц гидратов обязательно совместно присутствуют в том минимальном микроучастке, с которого еще можно снять дифракцию, или располагаются друг на друге. [c.218]

Рентгеновские лу ти представляют собой электромагнитные БОЛИН длиной порядка нескольк их ангстрем. Если n , 40K таких лучей направить на монокристалл, то произойдет дифракция и, помимо первичного пучка лучей, иаправле1[[Юго на кристалл, возникнет ряд дифрагированных лучен. ЛтомЬ[ и молекулы располагаются а кристалле строго закономерно, образуя трехмерную пространственную решетку. Наименьший кирпич , из которого строится пространственная ре1нетка, называется элементарной ячейкой кристалла. Размеры элементарной ячейки имеют тот же порядок величин, что н длина волны рентгеновских лучей. Это дает возможность наблюдать дифракцию рентгеновских лучей в кристаллах и использовать это явление лпя изучения их Структуры. [c.99]

Рентгеновские лучи рассеиваются в результате взаимодействия с электронными оболочками атомов в-ва, нейтроны — с ядрами и маш. моментами атомов, электроны — с электростатич. потенциалом, создаваемым электронами и ядрами. Отношения интенсивностей рассеянного и падающего излучения для рентгеновских лучей и для нейтронов соотв. в W и 10 раз меньше, чем для электронов. Слабо рассеивающиеся рентгеновские лучи и нейтроны использ. в осн. для изучения монокристаллов размером 0,1—1 мм, электронные пучки — для изучения молекул в газовой фазе, поликристаллич., жидких и аморфных пленок толщиной 10 —10" см, монокристаллов размером ок. 0,1 мкм, а также поверхностей кристаллич. в-в. Дифракц. картина от монокристаллов — это система четких максимумов интенсивности, что позволяет рассчитать координаты атомов. Для аморфных в-в, к-рые, как и газы, дают размытую дифракц. картину в виде концентрич. колец, определяют лишь ближ-нии порядок атомов (расстояния между ближайшими атомами и координац. число Дифракция электронов на относительно простых молекулах газа (пара) позволяет определять межатомные расстояния в молекуле. [c.186]

Структурный яияляз кристаллов. Монокристалл представляет собой строго упорядоченную систему, поэтому при дифракции образуются лтпь дискретные рассеянные пучки, для к-рых вектор рассеяния s равен т. наз. вектору обратной решетки [c.99]

Вследствие дифракции фотоэлектронов адсорбир. молекулы на атомах адсорбента-монокристалла интенсивность рентгеноэлектронного спектра зависит от углов между потоком фотоэлектронов и разл, направлениями в монокристалле. Эта зависимость позволяет определить способ координации адсорбир. мрлекулы. [c.246]

Для С. а. наиб, часто применяют рентгеновский структурный анализ (РСА) и газовую электронографию. Первый используют для определения строения соед. в кристаллич. состоянии он основан на дифракции рентгеновских лучей, проходящих через монокристалл. Интенсивности дифракц. лучей 1(к к I) связаны с координатами атомов ур г в элементарной ячейке соотношениями [c.445]

В 1912 г. Лауэ предположил, что длина волны рентгеновских лучей может быть примерно равной расстоянию между атомами в кристалле таким образом, кристалл может служить дифракционной решеткой для рентгеновских лучей. Этот опыт был проведен Фридрихом и Книппингом, которые действительно наблюдали дифракцию. Вскоре Брэгг (1913 г.) улучшил эксперимент Лауэ в основном путем замены монохроматического излучения полихроматическим и тем, что дал физическую интерпретацию теории рассеяния Лауэ. Брэгг также определил структуру ряда простых кристаллов, включая Na l, s l и ZnS. Со времени возникновения рентгеновской кристаллографии как науки рентгеноструктурный анализ монокристаллов превратился в наиболее широко применяемый и самый мощный метод определения расположения атомов в твердом теле. После 50-х годов с появлением быстродействующих электронно-вычислительных машин, способных обрабатывать рентгенографические данные, стал возможен более детальный анализ структуры таких сложных соединений, как белки. [c.565]

Рис. 10.2-4. ДПБЭ Картины дифракции прошедших электронов, а — монокристалл 6 — поликристаллический материал в — аморфный материал [10.2-2].

Молекулы в кристаллической решетке постоянно испьггывают поступательное, вращательное и в общем случае (но в существенно меньшей степени) внутреннее колебательное движение. Интенсивность этих движений при увеличении температуры возрастает, что приводит к увеличению эффективных размеров атомов это можно наблюдать при помощи метода рентгеновской дифракции, использующем в среднем 10 элементарных ячеек типичного монокристалла. Результирующее размазьшание электронной плотности учитьтает-ся в уравнении 11.2-2 в температурном факторе В (фактор Дебая—Уоллера), который связан со среднеквадратичной амплитудой атомного движения (и ), обозначаемой как U [c.397]