Методы дифракции рентгеновских лучей в длинных волнах

Разделенные изотопы также находят применение в спектроскопии и в физике твердого тела [1169]. Разницы в массах изотопов вызывают колебательные и вращательные изотопные эффекты в молекулярных спектрах. Разнообразные интересные спектроскопические эффекты вызваны разницей в значениях ядерного спина, магнитного момента и электрического квадрупольного момента для различных изотопов. Изучение этих эффектов очень трудно и иногда невозможно без наличия образцов, сильно обогащенных определенным изотопом. Исследование изотопных сдвигов в оптических спектрах атомов [670, 1170, 1847] дает возможность получить информацию о распределении заряда в ядрах различных изотопов и, следовательно, о размере, форме и структуре ядра. Многие из объемных свойств твердых тел зависят от масс атомов, и хотя эти эффекты малы и трудноопределимы, они изучались при рассмотрении электрической проводимости, температуры плавления, удельного объема, удельной теплоемкости и термоэлектродвижущей силы [1346]. Исследование в области сверхпроводимости показало, что критическая температура обратно пропорциональна атомной массе [ИЗО]. Методом дифракции рентгеновских лучей было рассмотрено различие кристаллических решеток LiF и LiF. Оказалось, что решетка LiF меньше на коэффициент 1,0002. Образцы разделенных изотопов нашли применение в качестве источников излучения. Они могут быть использованы для получения монохроматического излучения и, таким образом, пригодны в качестве эталонов длин волн и точного измерения длины. [c.462]

МОЖНО, по практически вполне реально исследовать образцы, содержащие большое количество идентичных молекул. Молекулы в таких образцах будут ориентироваться в одном направлении только в том случае, если их можно приготовить в виде монокристаллов. Ориентацию молекул в кристалле определяют методом дифракции рентгеновских лучей. Что касается ориентации дипольного момента перехода в молекуле, то ее выявляют, изучая поглощение поляризованного излучения соответствующей длины волны при различной взаимной ориентации электрических векторов света и кристалла. Применительно к различным производным пуриновых и пиримидиновых оснований с помощью этого метода было показано, что днпольные моменты я -> я -переходов располагаются в плоскости ароматических колец оснований [40]. Пространственная ориентация дипольных моментов переходов для некоторых хромофоров может быть определена и другим путем, основанным на теоретическом рассмотрении вопроса, который мы не можем здесь излагать. [c.528]

Дифракционные методы, традиционно широко используемые в химии твердого тела для исследования фазового состава, структуры и некоторых видов отклонения от идеальности кристаллических материалов, основаны на дифракции различных типов волн на периодической решетке кристалла. Выбор природы рассеиваемых кристаллом волновых пучков ограничивается возможностью достижения длин волн, меньших характерных размеров элементарных ячеек кристалла, и технической возможностью их получения и проведения дифракционного эксперимента. Наибольшее распространение в исследовательской практике получили методы дифракции рентгеновских лучей (как характеристического излучения ряда металлических атомов, так и синхротронного излучения), электронов и тепловых нейтронов. [c.250]

Рентгеновские лучи, подобно свету, являются одной из форм электромагнитного излучения, но вследствие того, что длина волны рентгеновских лучей значительно короче, их применение позволяет разрешить значительно более мелкие детали Однако в отличие от видимого света или потока электронов, рентгеновские лучи нельзя сфокусировать и после их прохождения через образец получить обычное изображение. Однако структуру образца можно выявить, используя метод дифракции рентгеновских лучей. [c.190]

В отличие от кристаллов, в жидкостях при практически той же средней плотности распределения вещества дальний порядок отсутствует. Есть только ближний порядок, т. е. правильность расположения молекул или атомов в непосредственной близости от данной центральной молекулы, резко нарушающаяся с расстоянием. Такой ближний порядок, как и дальний порядок в кристаллах, может быть количественно изучен с помощью современных методов структурного анализа — по дифракции рентгеновских лучей или электронных пучков с длиной волны, соизмеримой с межмолекулярными расстояниями. [c.171]

Рентгеновские лучи, проходящие сквозь светонепроницаемые вещества, вызывающие флуоресценцию веществ и почернение фотопластинок, стали важным инструментом исследований, Природа рентгеновских лучей была установлена в 1912 г. Максом Лауэ, который обнаружил дифракцию этих лучей кристаллами. Рентгеновские лучи подобны световым, но с длиной волны, примерно в 5000 раз меньшей, чем у лучей видимой части спектра. По дифракции рентгеновских лучей были определены длины волн рентгеновского спектра для различных элементов и установлено расположение атомов в кристаллах. Тем самым были заложены основы структурной химии. Используя этот метод, английские физики Уильям Брэгг и его сын Лоуренс определили структуры примерно 20 кристаллических соединений. Кроме того, они определили длины волн рентгеновского излучения. [c.171]

Реальные кристаллы никогда не бывают совершенными, т. е. полностью-упорядоченными и свободными от примесей. Однако приступать к изучению проблемы полезно с рассмотрения совершенного кристалла. В данной книге неуместно было бы пускаться в подробное рассмотрение существующих методов рентгеноструктурного анализа, но без ряда замечаний о -них здесь не обойтись. Поскольку промежуток между атомами в кристалле соизмерим с длиной волны рентгеновских лучей, кристалл на пути их распространения действует подобно трехмерной дифракционной решетке. Основные уравнения выведены Лауэ и Брэггом. Последний трактовал дифракцию рентгеновских лучей как отражение от атомных плоскостей. Один вариант уравнения Брэгга гласит, что [c.21]

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]

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]

Основным и наиболее прямым методом определения структуры являются дифракционные методы, использующие рентгеновские лучи или же нейтронные или электронные пучки. Эти методы обычно применяются для исследования кристаллических образцов. Дифракция возникает тогда, когда излучение (в частности, это может быть видимый свет) проходит через узкую щель или через решетку, состоящую из параллельных близко расположенных щелей. При этом пучок отклоняется (дифрагирует), и дифрагированные пучки создают интерференционную картину светлых и темных полос. Характер интерференционной картины определяется длиной волны излучения и шириной щели или расстоянием между щелями в дифракционной решетке. Для получения интерференционной картины необходимо, чтобы длина волны излучения была сравнима с шириной щели или шагом решетки. Расстояния между атомами в кристаллической решетке того же порядка, что и длина волны рентгеновских лучей, поэтому кристаллы могут служить дифракционной решеткой для рентгеновских лучей. Техника рентгеноструктурного анализа кристаллов была впервые развита в 1912 г. М. Лауэ, а теоретическое обоснование этого метода было сделано В. Г. Брэггом и В. Л. Брэггом. [c.51]

Об интерметаллических соединениях типа Ni,Asa см. F. Laves [207], 19, 1935, 33—37 [605], 90, 1935, 279— 282 о гетерополярных солях типа Na l см. Н. O Da-niel [605], 92, 1935, 221—252 [207], 19,1935,48-58. Применение методов дифракции рентгеновских лучей в длинных волнах (А1К при X = 8,319 A) оказалось очень эффективным в этих исследованиях. [c.67]

Явление дифракции лежит в основе рентгенографического и эле <троиографи-ческого методов исследования. Рентгеновские лучи имеют ту же природу, что и лучи видимого сиета. Они отличаются меньшей длиной волн —10- нм). Для исследований с помощью рентгеновских лучей обычно применяют длины волн от 0,07 до 0,2 нм. Рентгеновские лучи образуются в рентгеновской трубке, когда влектроны, быстро двигаясь от катода, внезапно тормозятся, попадая на апод. От силы удара электронов об анод и от природы вещества анода зависят Boii Tua получающихся рентгеновских лучей. [c.252]

Рентгеноструктурный анализ. Этот метод является наиболее старым из перечисленных. Дифракция рентгеновских лучей была открыта Лауэ с сотр. в 1912 г. Тогда же Лауэ показал, что разность хода лучей с длиной волны к, рассеиваемых в дифракционном направлении, т. е. а(соьф— osx). > де о — периодичность решетки [c.201]

Исторически использованию рентгеновских лучей для анализа кристаллической структуры предшествовало использование кристаллов для измерения длины волны рентгеновских лучей. До 1912 г. о длине волны рентгеновских лучей было известно только то, что она короче длины волны видимого и ультрафиолетового излучения. Для измерения длины волны рентгеновских лучей не существовало подходящего метода. Однако к тому времени было уже достаточно хорошо установлено значение числа Авогадро и, зная молярный объем Na l (27 см /моль), несложно было рассчитать расстояние между ионами в кристалле Na l — оно должно быть равно 2,8 А. В 1912 г. Макс фон Лауз предложил использовать кристалл Na l в качестве дифракционной решетки для наблюдения дифракции рентгеновских лучей. Эксперименты, основанные на его предложении привели к первому практическому использованию явления дифракции рентгеновских лучей и позволили измерить их длину волны, основываясь на данных о строении кристалла. [c.175]

РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, дифракционный метод исследования атомно-молекулярного строения в-в, гл. обр. кристаллов, основанный на изучении дифракции рентгеновских лучей с длиной волны ок. 0,1 нм. Нек-рые задачи, вапр. определение положения части атомов в кристаллах относительно простого строения, можно решать с применением поликристаллич. образцов, однако по.чное определение структуры проводят на монокристаллах размером 0,1—0,5 мм. Использование полихроматич. излучения (метод Лауэ) позволяет получать сведения о симметрии кристалла и ориентировать его правильным образом. Для полного изучения структуры измеряют интенсивность максимально возможного числа рентгеновских дифракц. отражений с использованием монохроматич. излучения чем больше таких отражений, тем больше разрешение пра определении положения атомов. Обработка результатов измерений осуществляется на больших ЭВМ. По интенсивностям отра- [c.506]

НИИ о молекулах как о жестких диполях. Объяснил аномально высокую электрочувствптельность некоторых молекул под действием электрического поля наличием постоянного электрического момента. Исследовал (с 1912) дипольные моменты молекул в растворах полярных и неполярных растворителей создал теорию дипольных моментов. Именем Дебая названа единица измерения дипольных моментов. Предложил (1916) метод наблюдения дифракции рентгеновских лучей в кристаллических порошках и жидкостях, нашедший практическое применение в исследовании структуры молекул. Совместно с А. И. В. Зоммерфельдом установил (1916), что для характеристики движения электрона в атоме при действии магнитного поля требуется третье ( внутреннее ) квантовое число. Совместно с Э. А. А. Й. Хюккелем разработал (1923) теорию сильных электролитов (теория Дебая — Хюккеля), Открыл (1932) дифракцию света на ультразвуке и применил ее к измерению длины акустических волн. Занимался исследованием структуры полимеров. [c.165]

Уильяму Бреггу (1862—1942) и его сыну Лоуренсу Бреггу (родился в 1890 г.) удалось успешно использовать явление дифракции рентгеновских лучей для определения структуры многих кристаллов. Этим ученым удалось также определить длины волн рентгеновских лучей, образующихся в различных рентгеновских трубках. Экспериментальный метод Бреггов схематически показан на рис. 45. Пучок рентгеновских лучей формируется системой щелей, обычно щелями в свинцовых слитках. Пучок падает на грань кристалла, например на плоскость спайности кристалла каменной соли. Прибор для обнаружения рентгеновских лучей (в первых опытах Бреггов это была ионизационная камера, а в современных работах может быть использован счетчик Гейгера) располагается в соответствии со схемой, показанной на рис. 45. Лоуренс Брегг разработал простую теорию дифракции рентгеновских лучей кристаллами. Эта теория иллюстрируется рис. 46 и 47. Он указал, что если иучок лучей, падающий на плоскость, образованную атомами, и рассеянный пучок находятся в одной и той же вертикальной плоскости [c.64]

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 разделе рассмотрены методы, основанные на дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов. При выборе метода исследования нужно помнить, что наиболее точным методом определения межъядерных расстояний в индивидуальных молекулах будет тот, который использует дифракцию излучения с длиной волны, сравнимой с размерами молекул. Длина волны рентгеновских лучей и нейтронов находится в области от -0,7 до 2,5 A, а область длин волн электронов —от 0,05 до 0,07 A. По-видимому, наиболее приемлемым методом определения структуры является метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей. Начало его применению положила работа Брэгга, который в 1912 г. определил строение Na l, K l и ZnS, направляя пучок монохроматических рентгеновских лучей на кристаллы этих соединений. [c.290]

Любой частице, движущейся с импульсом mv, соответствует длина волны де Бройля Я = himv, поток таких частиц может в определенных условиях дать дифракционную картину. Дифракцию электронов в основном используют для исследования строения молекул в газообразном состоянии, хотя в последние годы его также применяют для изучения внешней и внутренней структуры кристаллов. Нейтроны в отличие от рентгеновских лучей и электронов, взаимодействующих с электронами атомов, с которыми они сталкиваются, рассеиваются атомными ядрами. Метод, основанный на дифракции нейтронов, ценен тем, что позволяет определить положения ядер водорода в молекулах, так как они так же хорошо рассеивают нейтроны, как и более тяжелые атомы. В этом заключается основное преимущество дифракции нейтронов по сравнению с дифракцией рентгеновских лучей в последнем случае расстояние увеличивается с ростом числа электронов в рассеивающем атоме. [c.290]

Когда падающий пучок рентгеновских лучей параллелен одной из основных осей кристалла, получающаяся фотографическая модель обнаруживает симметрию вокруг оси. Применяя метод гномониче-ской проекции, описанный X. В. Г. Викофом [8], каждому пятну можно приписать индексы. Затем для полного анализа кристаллической структуры необходимо иметь длину волны излучения, образующего каждое пятно, а ее нельзя определить, не зная размера ячейки, который может быть грубо вычислен из модели Лауэ, но более удобно и точно определяется другими способами дифракции рентгеновских лучей. [c.239]

Возможность применения метода дифракции медленных электронов (ДМЭ) для изучения поверхностных явлений связана с малой проникающей способностью электронов при энергиях от нескольких электронвольт до сотен электронвольт и с тем фактом, что длина электронной волны (150/В) /2 оказалась подходящей для дифракции на кристаллических решетках твердых веществ. Показано, что для электронов с энергиями не выше 250—300 эВ заметный вклад в образование дифракционной картины вносят только два и.ти три верхних слоя атомов поверхности, причем основной вклад приходится на первый монослой. Из-за малой проникающей способности электронов дифракционная картина по многим характеристикам больше похожа на картину дифракции света от двумерной решетки, чем на дифракцию рентгеновских лучей от трехмерной решетки криста.тлов. Чтобы оценить эти различия, целесообразно сравнить дифракционные картины рентгеновских лучей и ДМЭ. Для получения лауэграмм используют узкий пучок белого рентгеновского излучения, перпендикулярно падающий на монокристалл. От непрозрачного кристалла и рентгеновские лучи и медленные электроны отражаются и появляются с той же стороны криста.тла, откуда падает исходный пучок. Серии брэгговских отражений от разных рядов плоскостей в кристалле образуют дифракционную картину. Эти отражения можно получить в виде маленьких точек на фотопленке, помещенной на расстоянии неско.тьких сантиметров от кристалла нернендикулярно падающему лучу. Каждая точка соответствует брэгговскому отражению от одного ряда атомных плоскостей при одной д.тине во.тны. При несколько отличной длине волны эти плоскости не дадут отражения. Разные наборы плоскостей удовлетворяют уравнению Брэгга при различных длинах волн. Именно поэтому падающий пучок должен состоять из волн разной длины и представлять белое излучение. При применении ДМЭ благодаря преобладающему эффекту двумерной решетки [c.263]

Явление дифракции лежит в основе рентгенографического и электронографического методов исследования. Рентгеновские лучи имеют ту же природу, что и лучи видимого света. Они отличаются меныпей длиной волн (10" — 10 нм). Для рентгенографических исследований обычно применяют лучн с длиной волны от 0,07 до 0.2 нм. Рентгеновские лучи образуются в рентгеновской трубке, в которой электроны, испускаемые катодом и движущиеся с большой скоростью, внезапно тормозятся, попадая на анод. От силы удара электронов об анод, а также от природы вещества анода зависят свойства получающихся рентгеновских лучей. [c.307]

В 1906 г. Чарлз Гловер Баркла установил, что различные элементы испускают определенные серии характеристических рентгеновских лучей. Уильям Генри Брэгг и его сын Уильям Лоренс Брэгг смогли объяснить это в 1912 г. дифракцией рентгеновских лучей кристаллическими веществами. В 1913 г. Генри Мозли, используя в качестве антикатодов в рентгеновских трубках различные элементы, получил по методу Брэггов эмиссионные спектры этих элементов. При этом он обнаружил, что длины волны таких рентгеновских лучей уменьшаются с увеличением атомной массы излучающего элемента. Связь между увеличением атомной массы элементов и уменьшением длины волны зависела от величины положительного заряда ядра атома. Мозли составил диаграмму и показал, что, зная длину волны рентгеновских лучей, можно рассчитать электрический заряд ядра элемента. Например, заряд ядра равен для водорода +1. гелия +2, лития +3, урана -(-92. Величина заряда ядра соответствует порядковому номеру, понятие о котором ввел Иоганнес Роберт Ридберг, чтобы исправить выявленное нарушение закономерности в расположении элементов в периодической системе. Некоторые элементы с большей атомной массой размещены в соответствии с зарядом их ядра в системе перед элементами с меньшей массой (Аг — перед К, Со — перед №, Те — перед I). Именно в этом заключается физический смысл порядкового номера элемента. [c.104]

Методы рентгеновской съемки кристаллов. Существуют различные экснеримеитальные методы получения и регистрации дифракционной картины. В любом случае имеется источник рентгеновского излучения, система для выделения узкого пучка рентгеновских лучей, устройство для закрепления и ориентирования образца в пучке и приемник рассеянного образцом излучения. Приемником служит фотопленка, либо ионизационные или сцинтилляционные счетчики рентгеновских квантов. Метод регистрации с помощью счетчиков (дифрактометрический) обеспечивает значительно более высокую точность определения интенсивности регистрируемого излучения. Из условия Вульфа—Брэгга (см. Дифракция рентгеновских лучей) непосредственно следует, что при регистрации дифракционной картины один из двух входящих в него параметров — X (длина волны) или О (угол падения), должен быть переменным. Основными методами рентгеновской съемки кристаллов являются метод Лауэ, [c.328]

Затем Лоуренс Брэгг (1890), еще будучи студентом Кембриджского университета, развил теорию дифракции рентгеновских лучей (уравнение Брэгга, см. ниже) и на основании этой теории в ноябре 1912 г. определил структуру сфалерита (кубическая форма сульфида цинка) он применил свою теорию при анализе фотоснимков дифракции рентгеновских лучей сфалеритом, опубликованных Лауэ, Фридрихом и Книппипгом. Его отец Уильям Брэгг (1862—1942) сконструировал в этот период рентгеновский спектрометр (рис. 3.23), после чего за один год Л. и У. Брэггам удалось определить точную атомную структуру многих кристаллов и для целого ряда элементов установить длины волн характеристических рентгеновских лучей, испускаемых некоторыми элементами, используемыми в качестве мишеней в рентгеновских трубках. В методе Брэгга (рис. 3.23) пучок рентгеновских лучей направляется на грань кристалла, например [c.70]

В первую группу включена дифракция рентгеновских лучей, электронов и нейтронов. Наиболее прямым методом определения межъ-ядерных расстояний в индивидуальных молекулах является метод, который использует дифракцию излучения, имеющего длину волны, сравнимую с размерами молекул. Например, длина волны рентгеновских лучей и нейтронов находится в области от 0,7 до 2,5 А, область длин волн электронов — от 0,05 до 0,07 А. Дифракция рентгеновских лучей использовалась для определения структуры еще с тех пор, когда Брэгг в 1912 г. определил строение Na l, [c.186]

С любой частицей, движущейся с импульсом mv, ассоциируется длина волны де Бройля К = h/mv, и луч таких частиц может дать в определенных условиях дифракционную картину. Монохроматические лучи электронов в основном используются для исследования строения молекул в газообразном состоянии хотя в последние годы их также применяют для изучения внешней и внутренней структуры кристаллов. В то время как рентгеновские лучи и электроны взаимодействуют с орбитальными электронами атомов, с которыми они сталкиваются, нейтроны рассеиваются атомными ядрами. Дифракция нейтронов особенно ценна тем, что она является методом определения положения ядер водорода в молекулах. В этом заключается отличительная особенность дифракции нейтронов по сравнению с дифракцией рентгеновских лучей в последнем случае рассеяние постепенно увеличивается с ростом числа орбитальных электронов в рассеивающем атоме. Другим преимуществом дифракции нейтронов по сравнению с дифракцией рентгеновских лучей является то, что дифракция нейгронов позволяет легко различить два химически разных атома, имеющих почти одинаковое число электронов с помощью рентгеновского метода этого сделать нельзя. Например, для шпинели MgAl204 было показано, что атомы магния занимают в кристалле тетраэдрические положения, а атомы алюминия— октаэдрические. [c.187]

К оптическим и дифракционным методам относятся методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения различной длины волны или потока частиц различной энергии с исследуемым веществом. Это оптическая и электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ (дифракция рентгеновских лучей) под обычными (>30°) и малыми (<5°) углами, рентгеновская микрорадиография, нейтроно- и электронография, электронная и ионная эмиссионная микроскопия (электронный и ионный проекторы). [c.24]

Ими в частности, разработан метод оггтицеского моделирования дифракции рентгеновских лучей. Суть этого метода сострит в том, что, сравнивая картину дифракции света на искусственно приготовленных моделях с рентгенограммами, полученными на жидких кристаллах, делают заключение о структуре жидкого кристалла. И тем ближе структура исследуемого жидкого кристалла к модели, чем полнее совпадает рентгенограмма с картиной дифракции света на этой модели. Добившись удовлетворительного согласия картины оптической дифракции с рентгенограммой, остается только рассчитать, во сколько раз надо уменьшить оптическую модель, чтобы получить структуру жидкого кристалла в реальном масштабе. А это, зная размеры модели, длину волны света и рентгеновского излучения, легко сделать, используя формулу (4), Читатель в качестве упражнения такой пересчет может легко выполнить сам. [c.103]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология