Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка):
Например, а-Ре (рис. 5.24,а) имеет 2 = 2. Атомы железа, находящиеся в вершинах кубической ячейки, одновременно принадлежат еще восьми элементарным ячейкам. Поскольку в каждой ячейке таких атомов восемь и лишь на '/в каждый из них принадлежит данной ячейке, то число «чистых» атомов
1
железа, находящихся в вершинах рассматриваемой ячейки, равно 8-_о-=1.
Атом железа, расположенный в центре ячейки, целиком принадлежит данной ячейке. В итоге 2 = 2.
В ячейке ЫаС1 (рис. 5.9) 2=4, т. е. ячейка содержит четыре пары ионов (4Ыа+ и 4С1-). Число ионов Ма+ в вершинах кубической ячейки, принадлежащих данной ячейке, также равно 1. Каждый из шести ионов Ма+, находящихся в центрах граней, принадлежит данной ячейке лишь наполовину. Итого:
8--д--{- 6» ~2 =1+3 = 4 иона Иа+. Каждый из 12 ионов С1~", расположенных на ребрах ячейки, принадлежат еще четырем ячейкам, а ион С1~ в центре принадлежит данной ячейке целиком. Всего имеем: 12- +1 = 4 иона С1~. 5.4. Рентгеновский эксперимент
Для проведения рентгеновских исследований необходимы (рис. 5.26): источник рентгеновского излучения, исследуемый образец, детектор рассеянных рентгеновских лучей. Тот или иной
первичный источник пучок
излучения рентгеновских
лучей образец
Рис. 5.26. Схема рентгеновского эксперимента.
вариант рентгеновской методики определяется главным образом вариацией этих трех элементов конструкции рентгеновской аппаратуры:
182
5. Дифракция рентгеновских лучей
а) излучение — монохроматическое или немонохроматическое;
б) образец — монокристалл, порошок или твердый поликристаллический образец;
в) детектор излучения — счетчик или фотопленка. Наиболее распространенные методики перечислены на
рис. 5.27. За исключением метода Лауэ, который используется
Длина волны Образец
постоянная
порошок
переменная
монокристалл
твердый образец
Детектор Метод С счетчик дифрактометрия
| ГДебая-Шерера
[фотопленка ^ Гинье
[(фокусировка)
Г вращения (колебания)
Гфотопленка ^ Вайссенберга _ прецессионный I (Бюргера)
автоматический дифрактометр
фотопленка Лауэ
Рис. 5.27. Различные методики рентгенографического исследования.
главным образом при изучении металлов и сплавов и не обсуждается в настоящей книге, почти всегда в рентгеновских исследованиях используется монохроматическое излучение. Ниже в общих чертах будут описаны методы изучения как порошков, так и монокристаллов. В разд. 5.6 более подробно рассмотрены методы рентгенографического анализа порошковых веществ. '
5.4.1. Метод порошка. Принципиальные основы и применения
Схема установки для рентгеновского исследования порошкообразных веществ приведена на рис. 5.28. Монохроматический пучок рентгеновских лучей падает на тонко измельченный порошкообразный образец, в котором кристаллы расположены беспорядочно в различных направлениях. Различные плоскости кристаллической решетки в таком порошкообразном образце также ориентированы случайным образом во всех возмол<ных направлениях. Поэтому по крайней мере в некоторых кристаллах каждое семейство плоскостей окажется ориентированным под брэгговским углом 0 по отношению к первичному рентгеновскому пучку. На этих плоскостях и будет происходить дифракция рентгеновских лучей. Рассеянные рентгеновские лучи регистрируются либо на полоске фотопленки, расположенной вокруг исследуемого образца (методы Дебая — Шерера и Гинье), либо
5.4. Рентгеновский эксперимент
183
с помощью вращающегося счетчика (например, счетчик Гейгера), соединенного с самописцем (дифрактометр).
Первый из порошковых методов — метод Дебая — Шерера — редко используется в настоящее время. Однако его простота весьма привлекательна для более детального знакомства с мето-
Рис. 5.28. Схема эксперимента в методе порошка.
дом порошка. Как показано на рис. 5.29, рентгеновские лучи, рассеянные на любой плоскости кристаллической решетки, образуют коническую поверхность. Единственным условием возник-
Рис. 5.29. Образование конуса рассеянного излучения в методе порошка.
иовения дифракционной картины является расположение плоскостей под углом 0 к падающим рентгеновским лучам. В тонкодисперсном порошке кристаллы ориентированы самим различным образом по отношению к направлению первичного рентгеновского пучка. Рассеянные лучи распространяются вдоль боковых поверхностей конусов. (На самом деле поверхность каждого конуса как бы составлена из близко расположенных друг к другу рассеянных лучей.) Если брэгговский угол равен 6, то угол
184
5. Дифракция рентгеновских лучей
между рассеянным и нерассеянным пучком — 20, а угол конуса _ 40, Каждое семейство плоскостей образует свой конус рассеянного излучения. Конусы излучения регистрируются на полоске фотопленки, закрепляемой вокруг образца (рис. 5.28). Каждый конус оставляет на фотопленке след в виде двух коротких дуг (рис. 5.30), которые расположены симметрично относительно двух отверстий в фотопленке (это входное и выходное отверстия для падающего и нерассеянного рентгеновских
«•)) і
/ /
8/ = 49/ / 2 ЇЇЛ /360
