wyk3 wstęp do analizy rentgenowskiej, krystalografia WYKŁADY
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Dyfrakcja promieni rentgenowskich na sieciach przestrzennych kryształów
Dyfrakcja (
łac. Diffractus
- rozłamany) zjawisko fizyczne polegaj
ą
ce na zmianie
kierunku rozchodzenia si
ę
fali na kraw
ę
dziach przeszkód oraz w ich pobli
Ŝ
u. W
wyniku dyfrakcji nast
ę
puje zmiana: kierunku rozchodzenia si
ę
fal oraz zmiana
nat
ęŜ
enia wi
ą
zki (wzmocnienie lub osłabienie)
Ka
Ŝ
d
ą
wi
ą
zk
ę
promieni rentgenowskich ugi
ę
t
ą
przez sie
ć
przestrzenn
ą
kryształu
mo
Ŝ
na opisa
ć
podaj
ą
c :
Ka
Ŝ
d
ą
wi
ą
zk
ę
promieni rentgenowskich ugi
ę
t
ą
przez sie
ć
przestrzenn
ą
kryształu
mo
Ŝ
na opisa
ć
podaj
ą
c :
Û
jej kierunek rozchodzenia si
ę
Û
jej kierunek rozchodzenia si
ę
Û
jej nat
ęŜ
enie
Û
jej nat
ęŜ
enie
Bior
ą
c pod uwag
ę
te dwie cechy ugi
ę
tej wi
ą
zki, badania wewn
ę
trznej budowy
kryształów za pomoc
ą
promieniowania rentgenowskiego mo
Ŝ
na podzieli
ć
na:
Bior
ą
c pod uwag
ę
te dwie cechy ugi
ę
tej wi
ą
zki, badania wewn
ę
trznej budowy
kryształów za pomoc
ą
promieniowania rentgenowskiego mo
Ŝ
na podzieli
ć
na:
¦
krystalografi
ę
rentgenowsk
ą
¦
krystalografi
ę
rentgenowsk
ą
¦
analiz
ę
strukturaln
ą
kryształów
¦
analiz
ę
strukturaln
ą
kryształów
Symetria i rozmiar komórki elementarnej decyduj
ą
o rozkładzie w przestrzeni
kierunków ugi
ę
tych wi
ą
zek promieni rentgenowskich;
Symetria i rozmiar komórki elementarnej decyduj
ą
o rozkładzie w przestrzeni
kierunków ugi
ę
tych wi
ą
zek promieni rentgenowskich;
Rodzaj i uło
Ŝ
enie atomów wewn
ą
trz komórki elementarnej maj
ą
decyduj
ą
cy
wpływ na nat
ęŜ
enie wi
ą
zek ugi
ę
tych
Rodzaj i uło
Ŝ
enie atomów wewn
ą
trz komórki elementarnej maj
ą
decyduj
ą
cy
wpływ na nat
ęŜ
enie wi
ą
zek ugi
ę
tych
Krystalografia rentgenowska zajmuje si
ę
:
¦
Okre
ś
laniem warunków powstawania wi
ą
zek wzmocnionych
promieni interferuj
ą
cych (wi
ą
zek ugi
ę
tych czy odbitych).
¦
Badaniem sposobów rozło
Ŝ
enia w przestrzeni kierunków rozchodzenia si
ę
tych wi
ą
zek.
¦
Formułowaniem wniosków o wewn
ę
trznej budowie kryształu
Do zakresu krystalografii rentgenowskiej nale
Ŝą
takie zagadnienia jak:
¦
okre
ś
lanie układu krystalograficznego i klasy dyfrakcyjnej kryształu;
¦
wyznaczanie długo
ś
ci kraw
ę
dzi komórki elementarnej, a tak
Ŝ
e i liczb
ę
atomów
lub cz
ą
steczek znajduj
ą
cych si
ę
w niej;
¦
wyznaczanie typu sieci Bravais’go i grupy przestrzennej (lub dyfrakcyjnej)
kryształu.
Rozmieszczenie atomów w komórce elementarnej kryształu mo
Ŝ
na okre
ś
li
ć
badaj
ą
c nat
ęŜ
enie wi
ą
zek ugi
ę
tych.
Rentgenowska analiza strukturalna kryształów:
zespół metod obliczeniowych maj
ą
cych na celu okre
ś
lenie rozmieszczenia atomów
w komórce elementarnej kryształu na podstawie zmierzonych nat
ęŜ
e
ń
wi
ą
zek
promieni rentgenowskich odbitych przez płaszczyzny sieciowe (
hkl
) danego
kryształu.
Promieniowanie elektromagnetyczne
radiowe
mikrofale
IR
UV/VIS
X
γ
do 30cm
300 – 1 mm
1000 – 0.77
m
770 – 10nm
10 – 0.005nm
> 0.5nm
W krystalografii stosuje si
ę
promieniowanie o długo
ś
ci fali od 0,2 do 2,5 Å
Ź
ródłem promieniowania X jest lampa rentgenowska. Wi
ą
zka elektronów
(emitowana przez roz
Ŝ
arzon
ą
katod
ę
wolframow
ą
) jest przyspieszana przez
ró
Ŝ
nic
ę
potencjałów (rz
ę
du kilkudziesi
ę
ciu kilowatów) i uderza w metaliczn
ą
anod
ę
, na której wyhamowywane elektrony zamieniaj
ą
cz
ęść
energii na
promieniowanie rentgenowskie.
Długo
ść
fali uzyskanego promieniowania zale
Ŝ
y od przyło
Ŝ
onego napi
ę
cia i od
liczby atomowej metalu, z którego zbudowana jest anoda
Bombardowanie anody przez elektrony powoduje powstanie dwojakiego rodzaju
promieniowania:
¦
Promieniowania ci
ą
głego ( zwanego równie
Ŝ
białym lub hamowania),
składaj
ą
cego si
ę
z fal o ró
Ŝ
nych długo
ś
ciach
¦
Promieniowania charakterystycznego o
ś
ci
ś
le okre
ś
lonych długo
ś
ciach fali
m
2
E
=
2
v
Energia kinetyczna szybkich elektronów jest ró
Ŝ
na w zale
Ŝ
no
ś
ci od
rodzaju zderzenia. St
ą
d energia emitowanych fotonów i odpowiadaj
ą
cych im
długo
ś
ci fali
l
mo
Ŝ
e obejmowa
ć
du
Ŝ
y zakres, daj
ą
c widmo ci
ą
głe (lub białe).
Nat
ęŜ
enie promieniowania ci
ą
głego zale
Ŝ
y od nat
ęŜ
enia elektronów i ich szybko
ś
ci
(czyli od napi
ę
cia przyło
Ŝ
onego do lampy)
Widmo ciągłe w zaleŜności od napięcia przyspieszającego
elektrony
Długo
ść
fali odpowiadaj
ą
ca najwi
ę
kszemu
prawdopodobie
ń
stwu strat energii elektronu
odpowiada maksimum na krzywej rozkładu nat
ęŜ
e
ń
.
Promieniowanie charakterystyczne
Przy pewnych ró
Ŝ
nicach potencjałów przyło
Ŝ
onych do
lampy rentgenowskiej elektrony przyspieszane mog
ą
wybi
ć
elektrony z powłok atomów pierwiastka
wchodz
ą
cego w skład anody. Charakterystyczne
promieniowanie rentgenowskie powstaje wskutek
przeskoku elektronu z poziomu energetycznie wy
Ŝ
szego i
zaj
ę
cia opró
Ŝ
nionego uprzednio miejsca na poziomie o
ni
Ŝ
szej energii. Ró
Ŝ
nica energii miedzy tymi poziomami
energetycznymi zostaje wypromieniowana w postaci
fotonu promieniowania rentgenowskiego
hc
E
=
[ Pobierz całość w formacie PDF ]