Методы получения дифракционной картины

Длина волны рентгеновского излучения близка межатомным расстояниям в кристаллах. Поэтому кристаллы являются для рентгеновских лучей трехмерными дифракционными решетками. Действительно, при пропускании сквозь кристалл рентгеновских лучей возникает дифракционная картина (рентгенограмма), которая может быть выявлена на соответственно помещенном экране или фотопленке. Получение и расшифровка рентгенограмм и являются содержанием рентгенографии. В зависимости от задач, подлежащих решению, может быть применен один из трех методов рентгенографии, различающихся характером объекта или применяемого излучения и способом выявления дифракционных картин. [c.355]

Ориентации кристалла, заменив кристалл образцом, приготовленным из кристаллического порошка. Среди хаотически расположенных кристалликов образца попадутся безусловно и такие, ориентации которых будут удовлетворять одновременно всем трем условиям Лауэ. Дифракционные лучи с разными тройками индексов будут созданы кристалликами, ориентированными различным образом. Этот способ получения дифракционной картины носит название метода порошка или метода Дебая — Шеррера. [c.186]

Кроме метода получения, дифракционные картины различаются и по способу регистрации. Если картина рассеяния рентгеновских лучей веществом фиксируется на пленку, чувствительную к рентгеновским лучам, с помощью специальных рентгеновских камер, в которых создается требуемая геометрия съемки, крепятся образец и пленка в светонепроницаемой кассете, то такие методы называют фотографическими, а снимки дифракционной картины — рентгенограммами. Если же дифракционная картина регистрируется с помощью различных счетчиков квантов рентгеновского излучения, то съемку проводят с помощью специальных приборов — дифрактометров. Зафиксированную на них картину рассеяния называют дифрактограммой, а сами методы дифрактометрическими. [c.219]

Методы получения дифракционной картины [c.185]

Современные методы получения дифракционных картин можно разделить на две группы, каждая из которых использует монохроматическое рентгеновское излучение (т. е. излучение с определенной длиной волны). [c.184]

Важный вопрос, возникающий при исследовании эвтектических сплавов, заключается в числовой оценке размеров эвтектических областей. В принципе их можно было бы определить, используя методику рассеяния рентгеновского излучения под малыми углами. Однако в случае жидких металлов осуществить подобный эксперимент трудно. Дело в том, что для получения малоугловых рентгенограмм от жидких металлов съемку надо вести методом отражения монохроматического пучка рентгеновских лучей от свободной поверхности расплава. Однако получение дифракционной картины под малыми углами лимитируется областью геометрической тени образца, которая простирается до 5—8°. Дифракционную малоугловую картину от жидких металлов [c.191]

Рентгеноструктурный анализ. Он применяется при исследовании структуры кристаллов, жидкостей и аморфных тел. В то же время рентгеноструктурный анализ — основной метод установления структуры кристаллических решеток твердых тел. Неорганическая и органическая кристаллохимия главным образом обязана результатам рентгеноструктурного анализа неорганических и органических веществ. В зависимости от цели и особенностей объекта исследования для получения дифракционной картины используют непрерывное тормозное или дискретное характеристическое излучение в том или ином методе рентгеноструктурного анализа (РСА). Исследование кристаллической структуры различными методами РСА позволяет определить размеры и симметрию элементарной ячейки, а также расположение атомов и молекул в твердом теле. [c.195]

Способы получения дифракционной картины можно условно подразделить на 4 основных метода рентгеноструктурного анализа [c.218]

Прежде чем переходить к детальному разбору указанных методов, рассмотрим принципы получения дифракционной картины в них. Рассмотрение проведем с использованием построения Эвальда (см.гл. 6). [c.219]

Метод используют для получения дифракционной картины от поликристаллических веществ в виде порошка или массивного образца с плоской поверхностью — шлифа. [c.239]

Наконец, очевидно, что при заданной длине волны и неподвижном монокристалле на поверхности сферы отражения может не оказаться ни одного узла для получения дифракционной картины нужно менять либо ориентацию обратной решетки (методы вращения и порошка), либо ее масштаб (полихроматический метод). Описание метода вращения при помощи обратной решетки и сферы отражения будет дано в следующем параграфе, полихроматического метода и метода порошка— в главах XIV и XV. [c.325]

Описать схему получения дифракционной картины по методу вращения, пользуясь обратной решеткой и сферой отражения, чрезвычайно просто. При вращении кристалла поворачивается и его обратная решетка. В тот момент, когда какой-либо узел последней пересекает сферу отражения, от центра сферы через точку пересечения О проходит отраженный луч, падающий затем на цилиндрическую пленку в некоторой точке N. После каждого поворота кристалла на 360° это событие повторяет я. [c.325]

Дифракция рентгеновских лучей и электронов. В гл. XIV было показано, что с помощью рентгеноструктурного анализа можно получить сведения о расположении атомов в кристаллах. С помощью этих измерений можно изучить расположение атомов в стабильных ионах, которые обычно входят в состав кристалла в качестве структурных единиц, одинаковых во всех кристаллах. Подобным же образом дифракция рентгеновских лучей в газах дает возможность получить сведения о строении молекул газов [4,8]. Этот метод можно рассматривать как предельный случай метода порошков, считая, что порошок настолько тонко раздроблен, что он состоит из отдельных молекул. Здесь также получаются дифракционные кольца, но в этом случае в виде широких полос, а не узких линий. У кристаллов отражение рентгеновских лучей от какой-либо плоскости происходит только под определенными углами и практически не происходит ни под какими другими углами, так как отражения, происходящие от многочисленных плоскостей кристалла в других направлениях, дают волны, находящиеся в любых фазах, обеспечивая тем их полное погашение в результате интерференции. Конечно, это уже не имеет место, если отражение происходит от отдельной молекулы, и в этом случае вместо резкого максимума интенсивности под определенным углом получается полоса с размытым максимумом. Тем не менее, эти рентгенограммы могут быть расшифрованы при помощи анализа Фурье, что позволяет определять непосредственно межатомные расстояния в молекуле. Вместо рентгеновских лучей для получения дифракционной картины можно воспользоваться электронами поскольку, как мы видели, они отражаются совершенно таким же образом, как рентгеновские лучи. При исследовании газов электроны в некоторых [c.263]

Расчет преобразования Фурье от группы атомов аналогичен получению дифракционной картины, возникающей от системы отверстий, однако получение таких картин не заменяет всех преобразований Фурье полностью. Для того чтобы подчеркнуть разницу между преобразованием Фурье и получением дифракционной картины оптическим методом, последний называют оптическим преобразованием. В некоторых случаях для центросимметричных проекций можно провести оптический синтез Фурье и получить полное трехмерное представление [8]. [c.30]

Для того чтобы получить рентгеновский пучок с непрерывным изменением длин волн в нем, можно воспользоваться сплошным спектром рентгеновских лучей. Среди всевозможных длин воли будут присутствовать и такие, которые удовлетворяют условиям дифракции. Такой способ получения дифракционной картины называется полихроматическим, так как именно этот способ был применен по предложению Лауэ в первых опытах по дифракции рентгеновских лучей, то обычно его называют методом Лауэ. [c.85]

Уравнения Лауэ или Вульфа-Брэгга (см. гл. 6) показывают, что при съемке неподвижного монокристалла с использованием параллельного пучка монохроматического излучения условия получения хотя бы одного дифракционного максимума могут не выполняться (не соблюдается уравнение 2с1пы 5 п Ь=пК). Поэтому целью методов рентгеноструктурного анализа является получение дифракционной картины путем изменения ориентировки кристалла или падающего пучка (О уаг) или с помощью сплошного спектра (Я=уаг). [c.218]

Эффективным методом структурного анализа является рентгенография, с помощью которой получают картину дифракционного рассеяния рентгеновских лучей исследуемым объектом. По полученной дифракционной картине устанавливают расположение элементов структуры. Обычно пучок рентгеновского излучения направляют на образец, ориентированный определенным образом. Результат рассеяния регистрируется счетчиком Гейгера или на фотопленке. При исследовании полимерных материалов на рентгенограмме появляются обычно широко размытые кольца, свидетельствующие о некоторой упорядоченности исследуемой структуры. [c.36]

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]

Развитие метода медленных электронов в значительной мере было обусловлено развитием техники сверхвысокого вакуума, который необходим как для получения очень чистых металлических поверхностей, так и для устранения рассеяния медленных электронов молекулами остаточных газов. Поверхность очищают нагреванием до высоких температур и десорбцией в сверхвысоком вакууме, а иногда, кроме того, бомбардировкой атомами аргона. После получения дифракционной картины от чистой поверхности в камеру с образцом при определенной температуре можно вводить газ под малым давлением (10" —10 мм рт. ст.) и наблюдать вызванные адсорбцией изменения в дифракционном изображении. Таким образом исследуют определенные кристаллографические плоскости в решетках монокристаллов металлов или полупроводников. Различия в плотности заполнения атомами отдельных таких плоскостей, а также в симметрии расположения этих атомов обусловливают различное протекание адсорбции из газовой фазы и образование различных поверхностных структур. Для большинства исследованных к настоящему времени катализаторов доказано, что адсорбированные атомы локализуются упорядоченно в процессе образования монослоя атомы металла и адсорбированного газа располагаются в виде упорядоченной двухмерной решетки, напоминающей атомные плоскости в трехмерной решетке окислов, нитридов, гидридов и т. ц. Таким образом, при адсорбции происходит перестройка поверхности с участием адсорбированных атомов. Этот результат, полученный с помощью дифракции медленных электронов, представляет собой важное и даже сенсационное открытие и вынуждает нас к полному пересмотру представлений об элементарном механизме адсорбции. [c.140]

Для улучшения качества изображения образцов, имеющих более выраженную симметрию, подобных кристаллитам или спиральным молекулам, обычно применяют метод фурье-преобразования (гл. 13). В том случае, если симметрия проявляется на большой части изображения, более удобным способом улучшения качества изображения по сравнению с численным методом является фурье-фильтрация изображения с применением оптической дифракции (рис. 10.5, А). Фотография электронно-микроскопического изображения используется как решетка для получения дифракционной картины, которая может быть вновь преобразована в изображение. Если исходное изображение обладает двумерной трансляционной периодичностью, то дифракционная картина представляет собой регулярную систему рефлексов (рис. 10.5, В). В этом случае перед дифракционной картиной [c.184]

Подобным образом можно анализировать дифракционные картины, полученные методом ДМЭ. [c.328]

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]

Типичным примером применения метода ДМЭ является исследование осерненного никелевого катализатора, которое провели Маккэррол, Эдмондс Питкетли, Бурн, и др. Осерненный никелевый катализатор является селективным катализатором гидрирования. На этом катализаторе удается получить главным образом бутилен при гидрировании бутадиена, который на чистом никеле гидрируется в основном сразу до бутана. В настоящей работе селективность катализатора была повышена путем обработки восстановленного никелевого катализатора сероводородом или тиофеном при температуре 373—423 К в токе водорода. При указанных условиях 25% поверхности никеля покрывались серой. Грани (100) и (111) никеля были исследованы методом ДМЭ до и после покрытия серой. Одна из полученных дифракционных картин показана на рис. 16а. На основании этих данных предложена модель каталитического центра селективного гидрирования, представленная на рис. 166. В атмосфере водорода часть атомов серы располагается непосредственно над атомами никеля в виде групп SH, а часть атомов или ионов серы занимает координационные центры, состоящие из четырех атомов никеля. Средний атом никеля (см. схему) может явиться центром селективного гидрирования, так как геометрическое положение этого атома допускает присоединение к нему одной и только одной я-связи молекулы бутадиена. После гидрирования одной двойной связи десорбируется молекула бутилена. [c.39]

Итак, для получения дифракционного эффекта имеются в принципе две возможности результат можно достигнуть изменением длины волны или изменением ориентации решетки относительно падающего пучка. Правда, непрерывное изменение длины волны лучей реально неосуществимо. Можно, однако, воспользоваться сплошным спектром рентгеновских лучей. Среди лучей всевозможных длин волн будут присутствовать и такие избранные , которые дадут конусы,, пересекающиеся по одному направлению. Каждому дифракционному лучу с индексом pqr будет соответствовать своя длина волны. Все возможные дифракционные лучи возникнут одновременно. Этот способ получения дифракционной картины можно назвать полихроматическим. В первом опыте по дифракции рентгеновских лучей, осуществленном Фридрихом и Книппингом по предложению Лауэ, был применен именно этот способ. Поэтому обычно его называют методом Лауэ. [c.185]

В этом методе используется вторая принципиальная возможность получения дифракционной картины. Кристалл укрепляется неподвижно, углы между сериями атомных плоскостей и падающим пучком остаются неизменными на протяжении съемки. Дифракция осуществляется за счет того, что в спектре первичного пучка имеется непрерывный набор длин волн. Каждая серия плоскостей отражает лучи лишь тех длин волн, которые удо1Влетворяют уравнению Брегга—Вульфа [c.214]

После получения дифракционной картины коллектор можно направить на любое дифракционное пятно, чтобы измерить распределение интенсивности, что занимает минуты, а не часы, как прежде. Для нахождения распределения интенсивности на пушку подается переменное напряжение и по мере изменения напряжения коллектор движется вперед и назад в области изучаемого пятна. На экране осциллографа появляется серия кривых зависимости силы тока коллектора от напряжения. Огибающая этих кривых и является кривой распределения интенсивности. На практике, чтобы избежать перекрывания отражений разных порядков в дифракционной картине, амплитуду перелгенного напряжения ограничивают соответствующим образом и среднее напряжение изменяют в желаемых пределах. В другой применяемой для тех же целей установке используется комбинация метода последифрак-ционного ускорения (для получения дифракционной картины обратной решетки) и подвижного коллектора (для получения кривой распределения интенсивности). В этой установке быстрое [c.268]

Возможен и еще один метод изменения ориентации кристаллической решетки отмокительно первичного рентгеновского пучка. Он заключается в том, что если монокристалл заменить кристаллическим порошком, то среди хаотически расположенных в образце кристалликов бесспорно попадутся такие, ориентация которых будет удовлетворять условиям Лауэ. Этот способ получения дифракционной картины получил название метода порошка или метода Дебая—Шеррера Дпо имени ученых, открывших его). [c.85]

Быстрое признание нашел метод Хендриксона в синтезе селенометиониновых производных белков. В работах последних лет кристаллы таких белков часто служат для получения дифракционных картин одновременно от аномального рассеяния, используя при этом резонансные длины волн, и от нормального рассеяния, рассматривая селен как тяжелый атом. Именно такой является работа В. Рамакришнана и соавт., в которой определена с разрешением 2,5 А трехмерная структура глобулярного домена линкерного гистона Н5 [512], [8е-Ме1]-произ-водное домена синтезировано методами генной инженерии. Выращенные из него кристаллы полностью изоморфны кристаллам нативного белка. Для фазирования применены методы МАД и МИЗ. Авторы отметили, что обработка данных, вьшолненная традиционным способом в комбинации с недавно предложенной процедурой уточнения параметров тяжелых атомов, названной методом максимальной вероятности, или максимального подобия [563, 564], привела к более предпочтительным картам электронной плотности, чем способ Хендриксона и соавт., за которым закрепилось название алгебраического метода [558]. [c.162]

Метод порощка (метод Дебая — Шерера). Съемка рентгенограмм (дебаеграмм) ведется в камерах с использованием монохроматического рентгеновского излучения и поликристаллических образцов из тонкого порошка в виде цилиндрического столбика (диаметр обычно 0,5—0,8 мм, высота 5—6 мм), плоского щлифа или порошка, наклеенного на подложку. Регистрация рентгеновского излучения осуществляется на узкой полоске фотопленки, свернутой в цилиндр. Рентгеновские лучи отражаются от поликристаллического образца, кристаллы которого расположены хаотически. Причем некоторые из них ориентированы в направлении, удовлетворяющем уравнению Вульфа — Брегга. Рентгеновские лучи, отраженные от этих кристаллов, образуют в пространстве сплошные конические поверхности, в результате пересечения которых с узкой пленкой, свернутой в цилиндр, экспонируются линии, имеющие форму дуг. Для увеличения числа кристаллов, участвующих в отражении, и получения более четкой дифракционной картины образец во время съемки может подвергаться вращению. [c.78]

На явлении рассеяния основаны экспериментальные методы получения спектров плотности в структурном анализе. Эти методы применимы к определению функций распределения плотности независимо от агрегатного состояния вещества. В газе нет корреляции в расположении частиц, поэтому складываются интенсивности волн, рассеянных отдельными частицами. Из картины рассеяния, в случае одноатомного газа, путем фурье-преобразова-ния находят распределение электронной плотности в атомах. Для многоатомного газа с помощью модельных расчетов определяют строение газовых молекул, в растворах изучают форму и размеры макромолекул, частиц вирусов и т. д. В жидкостях и аморфных телах существует корреляция в расположении ближайших соседей. Анализ картин рассеяния в этом случае позволяет определить ближний порядок. В кристаллах, как следствие периодичности структуры, имеется как ближний, так и дальний порядок. Дифракционная картина, получаемая от кристалла, является по содержащейся в ней информации наиболее богатой. Из этой картины, даже для таких сложных объектов, как биополимеры, можно определить координаты всех атомов кристалла [8]. [c.14]

Ионизационный или сцинтилляционный метод предусматривает использование специальных устройств — гониометров. Регистрация дифракционной картины с применением в качестве детектора ионизационного или сцинтилляциоииого счетчика имеет ряд преимуществ по сравнению с фотографической регистрацией. Это — быстрота получения рентгенограммы для фазового и структурного анализа и более простой ее расчет, возможность простого и точного определения интегральной интенсивности и диффузионного фона, более точное и быстрое определение ориентировки монокристаллов и т. п. [c.117]

В методе Лауэ для исследования берут один кристалл и облучают пучком рентгеновских лучей с широким диапа.юном длин волн, в котором всегда б дут волны, длина которых удовлетворяет условию дифракции. На фотографической иластиике, расположенной за кристаллом, возникает черное нягно в том месте, куда падает прямой пучок рентгеновских лучей, н ряд других пятен, указывающих на преимущественное рассеяние нучка рентгеновских лучей в определенных направлениях. Характер дифракционной картины отражает симметрию расположения aioMDs в плоскостях, перпендикулярных направлению луча. Облучая неизвестный кристалл вдоль различных направлений, можно получить представление о симметрии расположения в нем атомов. Обработка полученных данных позволяет расшифровать структуру кристалла. [c.202]

П. Шаррах и Г. Смит, изучая структуру жидкого свинца при 350 и 550°С методом упругого рассеяния медленных нейтронов, отметили, что нагрев расплава на 223°С выше точки плавления не приводит к заметным изменениям дифракционной картины. Среднее число ближайших соседей фиксированного атома равно 9,5 как при одной, так и другой температуре. Тем же методом была исследована структура жидкого свинца О. Чемберленом. Полученная им кривая распределения атомной плотности обнаруживает максимум при 3,40 А. Площадь под этим максимумом соответствует 12 ближайшим соседям. [c.172]

На фотографии фиг. 80 (время экспозиции /лю с) представлен участок интерферограммы нестационарного температуруюго поля в воде. Отчетливо видны дифракционные картины, обусловленные частицами ныли. При использовании в качестве осветителя высококогерентного лазерного излучателя трудно избежать этих эффектов. Расшифровку полученной нерезкой нитерференциониой картины (фиг. 80, правая часть) моисио облегчить, если воспользоваться фотометрическим методом. С помощью этого метода можно более точно определить центры интерференционных полос. [c.211]

На рис. 6.1 представлены микроструктура, дифракционная картина (рис.6.1а) и доменная структура (рис.6.15) наноструктурного Со, соответствующие одному и тому же участку образца. Данная микроструктура типична для наноструктур, полученных методо-мами ИПД, и характеризуется большеугловыми разориентациями зерен со средним размером, не превышающим 0,1 мкм, и остается неизменной при отжиге вплоть до 650 К. [c.223]

Л. Брэггу и М. Перутцу в 1954 г. удалось впервые продемонстрировать возможность расчета знаков рефлексов в дифракционной картине гемоглобина, что означало решение одной из самых трудных проблем кристаллографии белков - проблемы фаз. Это было достигнуто методом изоморфного замещения, идея которого была подсказана авторам Дж. Берналом. Путь к получению трехмерных структур криталлизующихся белков на атомном уровне был открыт. В 1960 г. Дж. Кендрью и сотрудники построили атомную модель молекулы миоглобина с разрешением 2,0 А, а в 1968 г. М. Перутц и сотрудники - модель молекулы гемоглобина с разрешением 2,2 А. Так был завершен титанический труд кристаллографов Кавендишевской лаборатории, продолжавшийся более четверти века. [c.72]

Реальность расчета пространственного строения олигопептидов, казалось бы, легко может быть выяснена прямым сопоставлением теоретических результатов с опытными данными. Однако эта обычно столь простая процедура в данном случае чаще всего оказывается невыполнимой по ряду причин принципиального и препаративного характера. Кроме Того, из-за недостаточной чувствительности и некоторых других ограничений, присущих известным экспериментальным структурным методам, сопоставление теории и опыта во многих случаях не имеет того решаю- Цего значения, которое ему придается традиционно. Начнем с рассмот- ния возможностей рентгеноструктурного анализа олигопептидов. В изучении пространственного строения низкомолекулярных пептидов применимость этого метода более ограничена даже по сравнению с белками. Оли-ГОпептиды обладают повышенной конформационной лабильностью, и получение их в кристаллической форме является трудноразрешимой задачей. Но даже если удается вырастить пригодные для рентгенострук-I Horo анализа кристаллы и получить дифракционную картину, возника-ter серьезные осложнения с ее интерпретацией. Для расшифровки рентгенограммы нельзя, например, воспользоваться-методом изоморфного замещения, поскольку внедрение тяжелых атомов в образующие кристал-Яическую решетку олигопептидные молекулы искажает их строение, т.е. данном случае в отличие от белков метод не является действительно Изоморфным. В то же время олигопептиды слишком сложны для использо- [c.283]

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]