Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Количество и качество информации, получаемой с помощью Р. с. а., зависят от точности измерений и обработки эксперим. данных. Алгоритмы обработки дифракц. данных определяются используемым приближением теории взаимодействия рентг. излучения с веществом. В 1950-х гг. началось применение ЭВМ в технике рентгеноструктурного эксперимента и для обработки эксперим. данных. Созданы полностью автоматизированные системы для исследования кристаллич. материалов, к-рые проводят эксперимент, обработку энсперим. данных, оси. процедуры по построению и уточнению атомной модели структуры и, наконец, графич. представление результатов исследования. Однако с помощью этих систем пока нельзя изучать в автоматич. режиме кристаллы с псевдоснмметрией, двойниковые образцы и кристаллы с др. особенностями структуры.
Экспериментальные методы рентгеновского структурного анализа
Для реализации условий дифракции (1) и регистрация положення в пространстве и интенсивностей дифрагированного рентг. излучения служат рентг. камеры и реитг. дифрактометры с регистрацией излучения соответственно фотогр. методами или детекторами излучения. Характер образца (монокристалл или поликристалл, образец с частично упорядоченной структурой или аморфное тело, жидкость или газ), его размер и решаемая задача определяют необходимую экспозицию и точность регистрации рассеянного рентг. излучения и, следовательно, определённый метод Р. с. а. Для изучения монокристаллов при использовании в качестве источника рентг. излучения отпаянной рентг. трубки достаточен объём образца ~10-3 мм3. Для получения качественной дифракц. картины образец должен обладать возможно более совершенной структурой, причём его блочность не препятствует структурным исследованиям. Реальное строение крупных, почти совершенных монокристаллов исследует рентгеновская топография, к-рую иногда тоже относят к Р. с. а.
Метод Лауэ — простейший метод получения рентгенограмм монокристаллов. Кристалл в эксперименте Лауэ неподвижен, а используемое рентг. излучение имеет непрерывный спектр. Расположение дифрййц. пятен на лауэграммах зависит от размеров элементар-
® 2 4 Физическая энциклопедия, т. 4
РЕНТГЕНОВСКИЙ
ной ячейки и симметрии кристалла, а также н от ориентации образца относительно падающего реитг. луча. Метод Лауэ позволяет отнести монокристалл к одной из 11 лауэвских групп симметрии и установить ориентацию его кристаллография, осей с точностью до угл. минут (см. Лауэ метод). По характеру дифракц. пятен на лауэграммах и особенно по появленню астеризма (размытня пятен) можно выявить внутр. напряжения и нек-рые др. особенности строения образца. Методом Лауэ проверяют качество монокристаллов и проводят отбор нанб. совершенных образцов для более полного структурного исследования (реитгенгониометрич. методами; см. ниже).
Методами качания и вращения образца определяют периоды повторяемости (трансляции) вдоль заданных крнсталлографич. направлений, проверяют симметрию кристалла, а также измеряют интенсивности дифракц. отражений. Образец во время эксперимента приводится в колебат. илн вращат. движение относительно оси, совпадающей с одной из кристаллографии, осей образца, к-рую предварительно ориентируют перпендикулярно падающему рентг. лучу. Дифракц. картина, создаваемая монохроматич. излучением, регистрируется на рентг. плёнке, находящейся в цилиндрич. кассете, ось к-рой совпадает с осью колебания образца. Дифракц. пятна при такой геометрии съёмки па развёрнутой плёнке оказываются расположенными на семействе параллельных прямых (рис. 1). Период повторяемости T вдоль кристаллография, направления равеи:
T^nkV l+(?>/2lnTa і
где D — диаметр кассеты, 2In- расстояние между соответствующими прямыми иа рентгенограмме. Т. к. X постоянна. условия Лауэ (1) выполняются за счёт изменения углов при качании или вращении образца. Обычно на рентгенограммах качания и вращения образца дифракц. пятна перекрываются. Чтобы избежать этого нежелательного эффекта, можно уменьшить угл. амплитуду колебаний образца. Такой приём применяют, иапр., в Р. с. а. белков, где рентгенограммы качаиия используют для измерения иптеисивиостей дифракц. отражений.
Рис. 1. Рентгенограмма качания минерала сейдозерита Na4MnTi(ZrtTi)tOt(FlOH), [Si8O7],.
Рентгенгониометрические методы. Для полного структурного исследования монокристалла методами Р. с. а. необходимо определить положение в пространстве и измерить интегральные интенсивности всех дифракц. отражений, возникающих при использовании излучения с данной X. Для этого в процессе эксперимента образец должен с точностью порядка угл. минут принимать ориентации, при к-рых выполняются условия
(1) последовательно для всех семейств крнсталлографич. плоскостей образца; при этом регистрируются ми. сотни и даже тысячи дифракц. рефлексов. При регистрации дифракц. картины на реитг. фотодлёнке интенсивности рефлексов определяются микроденситометром HO степени почернения и размеру дифракц. пятеи. В разл. типах гониометров реализуются разл. геом. схемы регистрации дифракц. картины. Полный набор интенсивностей дифракц. отражений получают на серии рентгенограмм, на каждой рентгенограмме регистри-
