Основы дифракционных методов

Основной недостаток полихроматического метода связан с тем, что все дифрагируемые кристаллом лучи рдг имеют разную длину волны, а это означает, что интенсивности дифракционных лучей в этом методе зависят не только от структуры кристалла, но и от распределения интенсивности по X в спектре первичного пучка. Последнее к тому же зависит от режима работы рентгеновской трубки. Эта и ряд других особенностей полихроматического метода резко сужают его возможности Б структурном анализе. Фактически он используется в основном для решения одной из побочных (предварительных) задач рентгеноструктурного анализа —для определения ориентации кристаллографических осей в исследуемом монокристалле. Такая задача возникает, во-первых, в тех случаях, когда исследуется обломок кристалла, не имеющий правильного габитуса, и, во-вторых, в тех случаях, когда для повышения прецизионности исследования кристаллу путем обкатки придается сферическая форма (см. гл. IV, 1 и гл. V, 4). Именно неподвижное положение исследуемого образца в камере Лауэ и делает полихроматический метод незаменимым для решения этой задачи. Ориентация кристаллографических осей находится по определенным правилам на основе расположения дифракционных пятен на пленке . [c.68]

При прохождении света через узкую щель происходит дифракция световых лучей, при которой они способны интерферировать, т. е. усиливать или поглощать друг друга. При этом между длиной волны излучения, углом падения лучей и постоянной дифракционной решетки существуют простые соотношения, вытекающие из волновой теории света. Именно эти закономерности и лежат в основе так называемых дифракционных методов изучения структуры кристаллов. В настоящее время применяют два основных метода получения дифракционных рентгенограмм кристаллов порошковый и метод вращения кристалла. И в том и в другом методе используют монохроматическое рентгеновское излучение. Анализ получаемых рентгенограмм не всегда прост, тем не менее удается определить не только размеры и форму элементарной ячейки, но и число частиц, входящих в ее состав. Так, ориентируя кристалл определенным образом, можно установить постоянные решетки,а следовательно, и размеры элементарной ячейки. Зная плотность кристалла, можно рассчитать массу эле- [c.91]

Часть 1 ЭЛЕМЕНТЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ И ОСНОВЫ ДИФРАКЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ [c.10]

В основе всех экспериментальных исследований структуры кристаллов дифракционными методами лен>ит получение функциональной зависимости интенсивности рассеянного излучения С/ (Н), описывающей дифракционную картину. Дифракционная картина представляет собой пространственное распределение рассеянного образцом рентгеновского излучения и может быть описана путем указания интенсивности рассеянного излучения в каждой точке пространства, окружающего кристалл. [c.112]

В истории технического развития рентгеноструктурного анализа можно наметить несколько периодов. Первый из них — до 1935 г. —эпоха метода проб и ошибок . Это яркое название подразумевает, что модель размещения атомов по ячейке кристалла приходилось придумывать , т. е. устанавливать предположительно на основе косвенных физико-химических данных и качественного анализа общей картины дифракции. Проверкой модели служило соответствие между интенсивностью дифракционных лучей, отвечающих модели, и интенсивностью лучей, полученных экспериментально. [c.65]

ОСНОВЫ ДИФРАКЦИОННЫХ МЕТОДОВ [c.297]

Рассеяние электронов без изменения энергии при прохождении через вещество лежит в основе дифракционного метода анализа атомно-кристаллической структуры и методов просвечивающей электронной микроскопии, включая методы дифракционной электронной, микроскопии. [c.431]

Планируя дальнейшие исследования парафинов, можно было бы прежде всего сосредоточить усилия на получении монокристаллов различных гомологов и их твердых растворов, пригодных для изучения кристаллической структуры традиционными дифракционными методами, либо на использовании синхротронного излучения для структурных исследований поликристаллов. Детальное уточнение в разнообразных парафинах длин и углов химических связей, в том числе связей С-Н, без сомнения, будет способствовать развитию молекулярной химии углеводородов. Что же касается ротационно-кристаллических фаз парафинов, то для них пока вообще отсутствуют прямые структурные определения. Уточнение атомной и молекулярной структуры ротационных парафинов может перевести теорию ротационно-кристаллического состояния вещества из области косвенных фактов и догадок на фактическую основу. [c.308]

Температура этого перехода зависит от длины цепи, степени ненасыщенности алкильных радикалов и природы полярной головки фосфолипидов (табл. 25.3.5). С помощью калориметрических, спектроскопических и дифракционных методов обнаружен предварительный переход при температурах, на несколько градусов ниже приведенных в таблице лежащие в его основе структурные и динамические процессы не ясны, хотя данные дифракционных исследований свидетельствуют о том, что на этой стадии алкильные цепи ориентируются перпендикулярно поверхности бислоя [13]. [c.115]

Приведены необходимые для применения дифракционных методов сведения по кристаллографии. Рассмотрены теоретические основы и практическое использование дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов для изучения структуры кристаллов и металлических материалов. Изложены принципы и применение просвечивающей, дифракционной и растровой электронной микроскопии. Описаны методы локального элементного анализа, основанные на различных видах взаимодействия быстрых электронов с веществом. [c.2]

Кристаллография изучается прежде всего как первый и основополагающий раздел физики твердого тела, знание которого является обязательным для изучения всех других курсов металлофизического цикла, начиная с курса металлографии и кончая дисциплинами специализации. Главное внимание концентрируется на вопросах структурной кристаллографии, поскольку курс в целом направлен на овладение дифракционными методами анализа для изучения структуры металлов и сплавов. В кристаллохимии рассматриваются только самые общие закономерности, достаточные для анализа типичных структур металлов, твердых растворов на их основе и некоторых химических соединений (или промежуточных фаз сплавов) либо интересных в методическом отношении (для демонстрации кристаллографических [c.7]

Анализ жидкостей и аморфных твердых тел дифракционными методами имеет ту же физическую основу, что и анализ кристаллов, различие определяется только способами описания атомной структуры и соответственно теми характеристиками структуры, которые возможно получить в рамках данного способа описания. [c.314]

Структурно-термодинамический аспект применения низкотемпературной калориметрии основан на работах В. В. Тарасова [130], которому впервые удалось связать характер хода теплоемкости при низких температурах со структурными особенностями вещества. На основе дальнейшего развития квантовой теории теплоемкости в применении к цепным и слоистым структурам В. В. Тарасов установил, что характер изменения теплоемкости,в области низких температур связан с внутренней структурой исследуемого вещества и позволяв на основе опытных данных выявлять структурные особенности многих веществ. Указанный метод низкотемпературной теплоемкости, примененный к таким веществам, как, например, стекла, которые не поддаются точному ана лизу дифракционными методами (рентгенографический и электронографический анализы), дает возможность устанавливать характерные особ( н-ности строения этих веществ. [c.39]

Для исследования геометрического строения молекул могут быть полезны все виды излучения, которые имеют длину волны, соизмеримую с атомными размерами, т. е. около нескольких ангстремов. Первым было использовано рентгеновское излучение, возникающее под действием электронов высокой энергии. В 1912 г. группа немецких исследователей во главе с М. Лауэ открыла, что при облучении монокристалла рентгеновскими лучами отраженные лучи дают отчетливую дифракционную картину. Позже П. Дебай наблюдал аналогичное явление и при облучении спрессованных поликристал-лических образцов. Теоретической основой метода рентгеноструктурного анализа (РСА) послужило уравнение. [c.213]

Однако широко распространенные методы рентгеновской топографии являются чисто эмпирическими и обычно характеризуются качественной, иногда неоднозначной, интерпретацией получаемых картин. Совершенно очевидно, что основой этих методов должна быть полная и строгая теория рассеяния как в идеальных кристаллах, так и в кристаллах с дефектами в совокупности с надежным и прецизионным количественным изучением дифракционных эффектов. [c.3]

Длины волн рентгеновских лучей имеют тот же порядок, что и расстояние между атомами или ионами в кристаллах и молекулах (10 см). Благодаря этому, при дифракции рентгеновских лучей от граней кристалла можно обнаружить особенности в расположении частиц в кристалле, определить расстояние между ними. Существуют различные способы получения рентгенограмм. В основе всех методов рентгеновского анализа лежит дифракционная формула [c.57]

Метод рентгеновской дифрактометрии получил широкое применение из-за своей относительной простоты. В основе этого метода (равно как и нейтронографического) определения катионного распределения лежит зависимость интенсивности дифракционных рефлексов как от сорта и распределения катионов в решетке, так и от положения ионов кислорода. Однако поскольку рассеяние рентгеновских лучей происходит только на электронах, с помощью этого метода практически нельзя найти достоверное распределение катионов с близкими или равными числами электронов, например Mg + и А1 +, Ре + и Мп +, N1 +, Со +, Си + и др. Кроме того, обычный метод рентгеновской дифрактометрии не дает никаких сведений о валентных состояниях ионов. Тем не менее в ряде случаев возможности рентгенографического метода могут быть значительно расширены путем использования излучений с длинами волн, близкими к краю поглощения одного из катионов. В Этом случае различие в факторах атомного рассеяния для некоторых катионов становится значительным. Именно такой метод успешно применен при изучении катионного распределения никелевого и марганецсодержащих ферритов. [c.33]

Зонные модели кристаллов являются основой современной физики твердого тела и позволяют дать количественное описание движения электронов и дырок в кристалле, вычислить энергию кристаллической решетки и т. д. Однако при построении зонных моделей по обратным решеткам используют экспериментальные данные о строении реальных кристаллов, полученные дифракционными методами, тогда как в принципе структура кристалла должна быть следствием электронного строения его атомов. Вероятной причиной образования конкретных кристаллических структу]) мол ет служить взаимодействие ионов друг с другом, сближающихся вследствие ионной или металлической компоненты связи, в смысле возможности перекрывания их внешних электронных оболочек. Это третье приближение может дополнить модель свободных электронов и зонную теорию твердого тела. [c.204]

В шестой и седьмой главах приведены соответственно методы синтеза и методы исследования твердофазных материалов. Рассмотрение методов синтеза проведено на основе их классификации по степени удаленности от условий равновесного протекания. Обсуждаются оптические, дифракционные методы исследования, методы изучения элементного состава, ближнего координационного окружения атомов, методы определения колебательной структуры кристаллов, термодинамических характеристик твердофазных материалов, термоаналитические методы также рассмотрены некоторые особенности постановки кинетических экспериментов в твердофазных системах. [c.4]

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]

По целому ряду принципиальных и технических особенностей рентгеноструктурный анализ наиболее эффективен для практического исследования кристаллической структуры. Подавляющее большинство таких исследований выполняется именно этим методом. Электронография и нейтронография используется главным образом для решения частных, специфических задач. Поэтому далее рассматриваются основы только рентгеноструктурного анализа — основы теории, методики и практики определения кристаллической структуры по дифракционному спектру рентгеновских лучей. [c.47]

Если длина волны близка по порядку величины размерам молекул и расстояниям между ними, то наблюдается известная интерференционная картина, изучение которой позволяет получить ценные сведения о структуре вещества. Рентгеновские лучи и электроны рассеиваются на электронных оболочках атомов, причем в первом случае (рентгеновские лучи) главную роль играют максимумы электронной плотности, а во втором случае (пучки электронов) — неоднородность электрического поля вблизи атомных ядер. Рентгеновский метод наиболее ценен при определении структуры кристаллических соединений (его основы рассматриваются в разд. 6.4.1). Здесь обсуждают только наиболее существенные аспекты определения строения отдельных молекул с помощью дифракционных методов. Строение молекулы можно установить вполне однозначно, если получить дифракционную картину вещества в газовой фазе (пар). Однако из-за низкой плотности рассеивающей среды для получения дифракционной картины в рентгеновских лучах необходима экспозиция в течение многих часов, а для получения элект-ронограммы — в течение нескольких секунд. Поэтому для исследования молекул в газовой фазе применяется преимущественно метод электронографии. [c.74]

Рассматриваются вопросы структурной кристаллографии и теории дифракции рентгеновского излучения, методы решения проблемы начальных фаз , наиболее существенные приложения структурных исследований в химии. Сравниваются возможности трех дифракционных методов рентгеновского, нейтронографического и электронографического. Во втором издании расширены ключевые разделы современного рентгеноструктурного анализа кинематические схемы дифрактомеров, основы статистического определения начальных фаз (знаков) структурных амплитуд, распределение электронной плотности в межъядерном пространстве по прецизионным данным. [c.2]

Здесь проанализированы далеко не все источники погрешностей в определении функции 4кЯ р(Я). Но уже из сказанного ясно, что с в помощью дифракционных методов достовер- . ный результат может быть получен лишь на пределов инте"р 1 ова основе тщательно проведенного эксперимента в формуле (4.54) [c.111]

Во-первых, как было показано в разделе 1.7, дифракционные методы позволяют дать крисгаллохимичесюе описание различных ротационно-кристаллических фаз. А это означает, что они позволяют почувствовать разницу между различными фазовыми состояниями ротационного кристалла и тем самым дать надежную основу для привязки к этим состояниям результатов, полученных другими методами исследований, в том числе спекгросюпическими. Этот вопрос подробно обсуждался в разделах 1.6-1.8 в связи с принципиально новыми резупьта- [c.175]

Мессбауэрография на основе данных об интенсивности дифракционных максимумов и поляризации излучения позволяет получать ценнейшую информацию о структуре и симметрии градиентов внутрикристаллических полей. Это имеет значение для изучения природы ряда явлений, в частности, для исследования фазовых переходов, например, сегнетоэлектрических, которые сопровождаются малыми искажениями элементарной ячейки кристалла и трудно детектируются другими дифракционными методами. [c.208]

Диапазон рентгеновых лучей используется в рентгеноструктурных исследованиях, которые вместе с электронографическими (и нейтронографическими) объединяются в группу дифракционных методов, поскольку в основе их лежит явление рассеивания и последующей интерференции. [c.51]

Наиболее точные данные о расположении атомов в кристаллах можно непосредственно получить с помощью дифракционных методов — рентгеноструктурного анализа, нейтроцо- и электронографического методов. Эти методы основываются на измерении интенсивности пучков рентгеновских лучей, нейтронов или электронов, отраженных от различных плоскостей кристаллической решетки исследуемого вещества. Количество получаемых таким путем интенсивностей весьма велико для кристаллических структур средней сложности оно составляет несколько сотен, а для кристаллов белков достигает многих тысяч. Для получения информации о расположении атомов в кристалле на основе этих экспериментальных данных (полученных одним из методов) необходимы громоздкие и сложные вычисления. Однако широкое распространение вычислительных машин значительно облегчило труд кристаллографов и сделало возможным применение новых, более точных методов вычислений. В этой главе будут рассмотрены основные методь расчета, применяющиеся в современной кристаллографии, в том числе и программа вычислений, разработанная во Вроцлавском центре для счетной машины Эллиотт-803. [c.233]

Существование большого числа простых и наглядных корреляций (типа таблиц характеристических частот в колебательной спектроскопии) порождает несколько упрощенный взгляд на логику применения в химии ряда физических методов. В лучшем положении находятся дифракционные методы структурного анализа, которые уже давно опираются на твердую вычислительную основу. В колебательной же спектроскопии, например, идея о том, что регистрация спектра является лишь первым этапом исследования, которое как необходимую часть должно включать и соответствующую обработку, еще не стала всеобщим убеждением спект-рохимиков. Создается существенный разрыв между современными возможностями многих физических методов исследования и уровнем их реального массового использования. Этот разрыв может быть ликвидирован только созданием исследовательских комплексов, включающих регистрирующую аппаратуру и ЭВМ, обученные способам обработки первичной информации. Решение этой проблемы следует считать одной из важнейших задач на данном этапе развития химии как науки. [c.347]

Интерференционное уравнение вкладывает новое, более глубокое содержание в понятие обратной решетки. Теперь каждый узел ее однозначно связан с определенным дифракционным лучом pqr и может рассматриваться как некое условное изображение этого луча И наоборот, рентгенограмму, полученную методом вращения или одним из рентгеигониометрических методов, можно считать искаженным изображением (проекцией) определенной части обратной решетки. Способ искажения зависит от кинематической схемы каждого из рентгенгониомет-рических методов. Но коль скоро она известна, переход от рентгенограммы к обратной решетке и обратно не представляет труда. А поскольку порядок обозначения узлов в решетке известен, такой переход дает наиболее простую и удобную основу для определения дифракционных индексов (индицирования) рентгенограмм. [c.61]

Структурные исследования кристаллических веществ (до определенного достаточно высокого уровня сложности) могут проводиться чисто дедуктивно без привлечения моделей основу этой возможности создает фиксированная ориентация структурных элементов в пространстве. Дифракционный анализ кристаллических объектов является поэтому уникальным методом прямого ми-кроскопирования атомной структуры вещества. [c.131]

Методом разделения дифракционных профилей на отдельные компоненты изучена " фазовая структура стеклоуглерода в интервале 170-2600 С. Установлена двухфазность стеклоуглерода. Обнаружены четыре линии в исходной фенолформальдегидной смоле при 170 С, две из которых, соответствующие межплоскостным расстояниям с1 =0,506 и (12=0,428 нм, являются следствием межмолекуяярной интерференции от лентовидных макромолекул, в то время как две другие (с1з=0,339 и ( 4=0,211 нм) связаны с внутримолекулярной интерференцией. Показано, что турбостратные ароматические пакеты начинают формироваться при температуре 550 С. На основе известных представлений о глобулярно-ячеистой структуре стеклоуглерода сделан вывод о том, что фаза, формирующаяся при более [c.10]

Определение размеров областей когерентного расстояния L согласно методике, описанной в работе [52], проводилось методом аппроксимаций на основе anajHisa формы и ширины лиши") (111) и (200) никеля. Эталоном служил отожженный при 450 °С в течение 4 часов порошок никеля со средним размером частиц 50 мкм. Для уменьшения влияния геометрических условий съемки на ширину дифракционных линий при прецизионных измерениях скорость движения образца и счетчика была 1/4 или 1/2 град./мин. [c.30]

Подстановка констант в эти уравнения показывает, что для получения дебройлевской волны длиной 1 А достаточно ускоряющего напряжения 150 В. На практике применяют гораздо более высокие напряжения для увеличения энергии электронов, которая быстро уменьшается после их столкновения с изучаемыми молекулами. Дифракционные картины, получаемые после облучения молекулярных пучков изучаемого вещества электронами, напоминают рентгеновские. Их расшифровка имеет свою специфику, но в основе лежит уравнение (56). Методом электронографии трудно определить положение самого легкого атома — атома водорода, он малопригоден для изучения сложных [c.215]

Основой многоканального спектрометра, как правило, является полихроматор с вогнутой дифракционной решетной, построенный по схеме Пашена—Рунге (рис. 14.24). Излучение от разрядного промежутка через входную щель проецируется на решетку и разлагается в спектр. Рещетка выполняет одновременно функции диспергирующего элемента и фокусирующей оптики. На фокальной поверхности полихроматора размещены несколько десятков выходных щелей, выделяющих нужные аналитические линии. Каждая выходная щель снабжена своим детектором излучения (чаще всего — фотоумножителем). Одновременная регистрация интенсивности аналитических линий осуществляется методом аналогового или цифрового интегрирова- [c.385]