Дифракционный метод. Дифракционные методы исследования веществ. Рентгенография. Электронография. Смотреть что такое "Дифракционные методы" в других словарях


ВАРШАВА - ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Расположенная в центре страны Варшава, хотя и была основана довольно поздно (по сравнению с другими польскими городами), в начале XIV века, с 1611 года она уже успела несколько раз побывать столицей страны. Издавна являясь культурным и промышленным центром, Варшава была одним из самых красивых и изощренных городов Центральной Европы до тех пор, пока не была практически стерта с лица земли во время Второй Мировой войны. В сущности, Варшава - послевоенный продукт и по внешнему виду, и по духу. Хотя многие из ее исторических памятников были восстановлены, большая часть города сделана все же в современном стиле. Новый вид Варшавы впечатляет, несмотря на то, что здесь много кварталов со сталинскими сооружениями и простыми ничем не выделяющимися зданиями.

Город разделен рекой Вислой на две части. В западном секторе по левому берегу реки расположены городской центр и "Старый город" к северу от центра. Практически все достопримечательности и большая часть туристического сектора находятся именно на этой стороне реки. По правому берегу в пригороде Праге нет значительных достопримечательностей и очень мало туристов.

Старый город был восстановлен с нуля, поскольку там осталась всего лишь куча щебня после Второй Мировой войны. Восстановление памятных сооружений, которое велось между 1949 и 1963 годами, имело целью вернуть прежний вид города XVII-XVIII веков. Каждый архитектурный кусок, найденный в разрухе, был использован в процессе восстановления. В 1945 году Площадь Старого города представляла собой стены двух домов, торчащие из-под развалин, а сегодня она - гармоничное сочетание ренессансного, барочного и готического стилей. На площади имеются хорошая атмосфера, уличные кафе, художественные ларьки. По северной стороне площади тянется Исторический музей Варшавы, где можно посмотреть удивительный документальный фильм о разрушении и восстановлении города, а в музее экспонируются коллекции, посвященные ранней истории Варшавы.

Главный бульвар Варшавы - Королевский путь, который идет с севера на юг от Королевского дворца до Королевских Ложенок (летний королевский дворец). Путь - одна из самых великолепных европейских улиц, по сторонам которой расположились церкви, дворцы, галереи, музеи. Пройдя половину улицы, повернитесь на восток и увидите грязноватый желто-коричневый и вызывающий отвращение на внешний вид Национальный музей, в котором есть настоящие сокровища искусства различных эпох. Самый красивый экспонент - коллекция фресок из древнего христианского храма в Фаросе, Судан, датируемых VIII-XII веками. Также здесь выставлены удивительные коптские кресты.

В Варшаве большой выбор ресторанов этнической кухни, которые открыты до глубокой ночи. В Старом городе быстро возрастает количество ресторанов, предлагающих как польскую , так и международную кухню. У южной части Королевского пути расположены студенческие клубы, предлагающие ряд культурных мероприятий, включая концерты одного исполнителя, вечера поэзии, театральные представления, а также, народные и джазовые концерты, но основное место в развлекательной жизни ночного города занимают дискотеки.

Недорогие гостиницы Варшавы обычно расположены далеко от центра и не очень роскошны. Отели более высокого класса расположены в центре города. На какой бы вариант размещения Вы не решились, мы советуем подобрать отель . Около университета есть пара хороших общежитий, а также, можно снять комнату в частном доме посредством туристических агентств (информацию можно получить в справочном центре, расположенном напротив Королевского дворца). Около центрального автобусного вокзала находится небольшой кемпинг.

Являясь столицей Польши, Варшава принимает как и внутренние, так и международные самолеты, поезда, автобусы. Главный железнодорожный вокзал находится в центре, а автобусный вокзал - к югу от центра города. Аэропорт расположен в южном пригороде в 10 километрах от центра города.


ИСТОРИЯ ПОЛЬСКОЙ СТОЛИЦЫ

Возраст Варшавы на самом деле значительно старше, чем это кажется на первый взгляд. Первые поселения на территории города впервые стали возникать в 10 веке, а первые письменные упоминания о них датируются примерно 11 веком.

Сам город был основан в начале 14 столетия, когда мазовецкие князья построили крепость на месте, где сейчас находиться королевский замок . Столетием позже Варшава становится официальной резиденцией князей Мазовии, город начинает расти и развиваться. В 1526 году Мазовецкое княжество, включая Варшаву, входит в состав Польского королевства со столицей в Кракове. Вплоть до объединения Польши и Литвы в 1569 город сохраняет политическую стабильность и нейтралитет. Через 27 лет после объединения король Зигмунт III Ваза переносит столицу из Кракова в Варшаву.

В дальнейшем город сильно пострадал от шведских войск. Между 1655 и 1658 годами он трижды осаждался и был полностью разграблен. Однако к концу столетия политическая ситуация стабилизировалась, и Варшава снова стала важным центром культуры, образования и просвещения. Это период, ознаменованный правлениям короля Станислава Августа Понятовского, позже был назван вторым "золотым веком" Варшавы.

Также важно заметить, что 3 мая 1791 года в Варшаве была принята первая демократическая конституция в Европе (вторая только после Соединенных Штатов). В ходе трех разделов Польши между Пруссией, Австрией и Россией в 1772, 1793, и 1795 гг. Варшаве пришлось пройти через времена упадка. Во время прусского правления Варшава практически превратилась в обычный провинциальный город, однако после вхождения Восточной Польши в состав Российской Империи значение города вновь возросло.

Польше удалось восстановить свою независимость только в конце Первой мировой войны. Варшава вновь стала столицей. Но уже через несколько десятилетий Нацистские войска оккупировали Польшу. Это случилось 1-го сентября 1939 года. Осада Варшавы длилась 28 дней, однако в итоге город пал, несмотря на героические усилия защитников. Однако сопротивление продолжалось в ходе всей войны. Оно было отмечено двумя крупными восстаниями в 1943 и 1944 годах. В последние месяцы войны нацисты попытались разрушить город до основания, примерно 85 процентов города было превращено в руины. 17-го января 1945 года Красная Армия занимает Варшаву и освобождает город от нацистских войск.

После Второй мировой войны Варшава была практически полностью перестроена. Королевский замок и Старый город были восстановлены по рисункам 17 и 18 вв.

Сегодня польская столица вновь переживает период подъема. Город уверенно развивается, сохраняя при этом свою уникальную атмосферу.


ОСНОВНЫЕ ДОСТОПРИМЕЧАТЕЛЬНОСТИ

Варшавский Старый Город - одна из наиболее посещаемых польских достопримечательностей. Он не имеет пожелтевшей от времени метрики. Возраст этого архитектурного комплекса исчисляется не столетиями, а, скорее, десятилетиями. Но, несмотря на это, чувства не обманывают, Старый Город - это достоверный средневековый город, со своеобразной системой улиц, фасадами Эпохи Возрождения, восстановленный из руин после II Мировой войны, Варшавские постройки XIII века перед войной занимали площадь в 20 гектаров.

Прямоугольный рынок и строго перпендикулярная сеть улиц вокруг него являются типичным архитектурным решением своего времени, Менее типичным является размещение самого главного костела города - кафедрального собора Святого Яна - в некотором отдалении от рынка. Город так быстро разрастался, что уже в XV веке рядом со Старым Городом, прямо за городскими воротами появился его дублер - Новый Город, со своим рынком и сетью улиц. В конце XVI века польский король Зигмунт III Ваза решил перенести столицу из Кракова в Варшаву. Стоящий на крутом берегу реки замок мазовецких князей стал Королевским замком. Столица разрасталась, строились новые дворцы и резиденции, улицы заменялись широкими проспектами, а тесный Старый Город заселили низшие сословия: купцы, лавочники и ремесленники. Разраставшаяся до XIX века старая часть города даже во время оккупации фашистами была привлекательна благодаря поэзии живописных улочек и двориков, оригинальности архитектурных деталей, гармонии старых святынь.

В 1944 году, во время Варшавского Восстания, горящий город был близок к разрушению. Но самое страшное случилось позже: после подавления Восстания Гитлер отдал приказ о полном разрушении города. Фашисты взорвали замковые крепостные стены, разбили колонну Зигмунта, Старый и Новый Город превратили в море руин. Казалось, Варшаву невозможно было восстановить. Но романтичные поляки не согласились вывезти мусор и построить жилые дома на месте разрушений. После войны началась кропотливая работа по реконструкции города на основе сохранившихся старых планов, фотографий, рисунков и описаний. При восстановлении использовались все сохранившиеся элементы построек. Постепенно на месте разрушенного квартала поднялся архитектурный комплекс, существенно более похожий на средневековый оригинал, чем предвоенный Старый Город. При осмотре впечатляющих палат Королевского замка, украшенных искусной лепкой, необходимо помнить о самоотверженном труде варшавских строителей, архитекторов и реставраторов. С XVII века здесь пребывали польские короли, здесь сейм принял переломную для польской истории Конституцию 5-го мая, вторую конституцию в истории человечества и одну из наиболее прогрессивных. Кафедральный собор Святого Яна помнит возвышенные и печальные моменты польской истории, здесь хоронили лучших сыновей Варшавы и Польши. В находящимся в соборе Пантеоне покоятся знаменитые поляки, народные герои. Здесь можно поклониться урнам с прахом Игнация Падеревского, первого президента Польши Габриэля Нарутовича, лауреата Нобелевской премии в области литературы Генрика Сенкевича. Здесь покоятся князья Мазовецкие и последний король Польши - Станислав Август Понятовский.

История говорит с вами на улицах Старого и Нового Города, вы ощущаете ее дыхание в традиционных польских ресторанах У Базилишка или Фукера. Из Старого Города в Новый дорога ведет через толстые стены Барбакана. Здесь можно осмотреть дом, в котором родилась великая женщина, лауреат Нобелевской премии Мария Склодовская. Достоин восхищения купол монастырского костела Сакраменток. Этот монастырь основан Марысенькой Собеской, королевой Польши, из французского рода д"Арквен. На берегу Вислы, на эскарпе, сидят влюбленные парочки. Отсюда открывается вид на реку - последнюю из крупных европейских рек свободную от плотин.

Сегодня в Старом и Новом Городе царит праздничная атмосфера, везде расставлены мольберты художников, туристы фотографируются и снимают на камеры.

О трагических моментах истории Варшавы напоминает музей на Рынке Старого Города и памятник Повстанцам Варшавы на пересечении Длугой улицы и площади Красиньских.

Столица Польши. Упоминается в XIV XV вв. как Варшава, Варшева; название от личного имени Варш (Warsz, уменьшит. имени Wracislaw) с притяжательным суффиксом ов/ ев. С XV в. под влиянием ма зовецкого говора в употреблении закрепляется форма Варшава … Географическая энциклопедия

Варшава - Варшава. Исторический центр города. ВАРШАВА, столица (с 1918) Польши. 1,65 млн. жителей. Порт на реке Висла; международный аэропорт. Машиностроение (автостроение, электротехническое и др.), металлообработка и металлургия, химическая, парфюмерная … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (Warszawa), столица Польши. Основана в середине XIII в. На левом, высоком берегу Вислы расположено историческое ядро города районы Старе Място и Нове Място с правильной сетью улиц и центральными площадями: крепостные стены XIV XV вв. с… … Художественная энциклопедия

Столица Польши (Республики Польша). Впервые упоминается в 1 й половине 13 в. С конца 16 в.Ч столица Польши. В 1795 г. захвачена Пруссией. После Венского конгресса 1814 15 гг. стала столицей Королевства (царства) Польского в составе Российской… … Исторический словарь

Варшава - ВАРШАВА, гл. гор. Варшав. губ., бывш. столица царства Польскаго, кр сть I кл., расположена на лѣв. бер. Вислы, съ предмѣстіемъ Прагой на прав. берегу. По послѣдн. даннымъ ок. 640 т. жит. Важнѣйшій ж. д. узелъ загран. и внутр. сообщеній. Извнутри… … Военная энциклопедия

Сущ., кол во синонимов: 2 город (2765) столица (274) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

- – марка автомобиля Польша. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

- (Warszawa) столица, крупнейший город, политический, экономический, культурный и научный центр Польской Народной Республики. Расположена на Мазовецкой низменности, по обоим берегам Вислы, в том месте, где её издавна пересекал путь,… … Большая советская энциклопедия

I бывшая столица Царства Польского, ныне губернский город Варшавской губ. и главный город Привислянского генерал губернаторства, расположен полукругом на левом (западном) берегу судоходной реки Вислы. Площадь, занимаемая городом, представляет… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

- (Warszawa), столица Польши. Административный центр Варшавского воеводства. Население 1,6 млн. человек (1996). Порт на р. Висла. Международный аэропорт Окенце. Машиностроение и металлообработка (автостроение, электротехника и др.), металлургия,… … Энциклопедический словарь

Книги

  • Варшава , . Варшава, 1960 год. Аркады. С иллюстрациями. Издательский переплет. Сохранность хорошая. Рассматривая фотографии помещенные в этом альбоме, невозможно поверить, что это тот самый…
  • Варшава , Козлов Владимир. "Варшава"-роман о ранних годах дикого (бело) русского капитализма, о первых" сникерсах" и поддельных, но таких дорогих сердцу джинсах Levi"s, о близкой и заманчивой Европе и о тяжелой, но…

Cтраница 1


Дифракционные методы связаны с изучением углового распределения рассеянного без потери энергии излучения. С помощью-дифракционных методов, использующих в качестве излучения, монохроматические рентгеновские лучи (рентгеноструктурный анализ), нейтроны (нейтронография), электроны (газовая электронография), определяют зависящее от геометрии молекул угловое распределение интенсивности рассеяния данных видов излучения.  

Дифракционные методы, ограничиваясь почти чисто геометрическими задачами (связанными, конечно, с силовыми воздействиями, так как последние зависят прежде всего от межатомных расстояний), имеют ряд бесспорных преимуществ. Благодаря классическим работам Дебая, Лауэ, Эвальда, Цернике и Принса, углубленным и обобщенным многими теоретиками в последние годы, мы имеем хорошо разработанную оптику рентгеновских лучей, которая умело используется в теориях рассеяния электронных и нейтронных лучей. Во многих случаях удается почти однозначно рассчитать координаты атомов в элементарной ячейке монокристалла и однозначно определить кривую рассеяния по известной структуре или ее модели (как для кристаллов, так и для стекол или жидкостей), так же как и однозначно провести анализ Фурье экспериментальной кривой рассеяния и найти кривую радиального распределения.  

Дифракционные методы хотя и наиболее трудоемкие, дают почти однозначные сведения о структурах молекул.  

Дифракционные методы и прежде всего - методы рентгеновской дифракции такую возможность создают. Уже давно, как отмечалось выше, используют анализ рентгеновских рефлексов - дифракционных пиков при прохождении рентгеновских лучей сквозь решетку из атомов (кристаллическую решетку) - для определения координат атомов. В последние годы стремительно развивается и совершенствуется техника этого анализа, приводящая в конце концов к визуализации атомно-молекулярной структуры.  

Дифракционные методы исследования, позволяют анализировать структуру материала, изучать несовершенства кристалли - ческого строения металлов и сплавов; упругие, остаточные напряжения, текстуру. Не останавливаясь подробно на методике элек-тронографических исследований и нейтронографии, отметим некоторые особенности этих методов.  

Современные дифракционные методы позволяют определять электронную плотность молекул с достаточной точностью, и тогда, сравнивая ее с суперпозицией плотностей изолированных атомов, можно построить уже эмпирическую разностную картину плотности электронов.  


Дифракционные методы исследования структуры являются расчетными.  

Эти дифракционные методы до настоящего времени являются единственным способом изучения локализации молекул воды на поверхности и внутри белка. Они изобилуют ошибками, и данные часто неправильно интерпретируют даже тогда, когда экспериментальная работа выполнена тщательно. Фин-ней недавно сделал исчерпывающий и ясный обзор данных в этой области, подчеркнув факторы, влияющие на стабильность или нестабильность структуры нативного белка и роль воды в стабилизации структуры.  

Поскольку обычные дифракционные методы и другие методы получения изображений2 нечувствительны к деталям конфигураций атомов вокруг ядра дислокации, обычно оказывается достаточным рассмотреть простую классическую модель поля деформаций дислокации, в основе которой лежит макроскопическая теория упругости. Рассмотрение часто ограничивают дополнительным допущением изотропности упругих свойств материала.  

К оптическим и дифракционным методам относятся методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения различной длины волны или потока частиц различной энергии с исследуемым веществом.  

Исследования дифракционными методами показали, что наличие Н - связей приводит к сокращению длин межмолекулярных контактов по сравнению с суммой ван-дер-ваальсовых радиусов и по значению этого отклонения судят об их силе. У могут быть как прямыми, так и изогнутыми. Акцепторами Н - связей могут быть такие элементы, как F, О, N, Cl, S.  

Подвижные атомы водорода в симметричной (а и асимметричной.| Временная шкала различных методов.  

В дифракционных методах, как уже отмечалось, взаимодействие между молекулой и дифракционной волной длится гораздо меньше времени, чем движение внутри молекул.  

В дифракционных методах исследования рентгеновское излучение, поток электронов или нейтронов взаимодействуют с атомами в молекулах, жидкостях или кристаллах. При этом исследуемое вещество играет роль дифракционной решетки. А длина волны рентгеновских квантов, электронов и нейтронов должна быть соизмерима с межатомными расстояниями в молекулах или между частицами в жидкостях и твердых телах. Сама же дифракция (закономерное чередование максимумов и минимумов) представляет собой результат интерференции волн. Она зависит от химического и кристаллохимического строения, следовательно, соответствует структуре исследуемого вещества. Обратная задача дифракции для рентгеновского излучения, дифрагирующего в конденсированных средах, называется рентгеноструктурным анализом. Методы применения электронных и нейтронных пучков вместо рентгеновского излучения называются электронографией и нейтронографией соответственно. Общим для этих методов является анализ углового распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, нейтронов и электронов в результате взаимодействия с веществом. Но природа рассеяния рентгеновских квантов, нейтронов и электронов не одинакова. Рентгеновское излучение рассеивается электронами атомов, входящими в состав вещества. Нейтроны же рассеиваются атомными ядрами; а электроны - электрическим полем ядер и электронных оболочек атомов. Интенсивность рассеяния электронов пропорциональна электростатическому потенциалу атомов.  

Традиционными методами изучения структуры и структурных дефектов кристаллов являются рентгеновские дифракционные методы. С их помощью определяют структуру и состав образца, распределение дефектов по его площади. В отличие от электронов, рентгеновские кванты обладают намного большей глубиной проникновения в кристалл, что дает возможность получать информацию о плотности дефектов в объеме кристалла. Рентгеновские методы позволяют выявлять отдельные дислокации, мозаичность блоков, дефекты упаковки (ДУ), механические напряжения на границах раздела двух сред (например, диэлектрик - полупроводник). На практике наибольшее распространение получили следующие методы рентгеноструктурного анализа:

    метод Лауэ - для определения ориентации монокристаллов;

    метод Дебая - Шерера - для исследования поликристаллов и порошков монокристаллов;

    метод вращения образца с использованием дифрактометрических измерений - для исследования монокристаллов.

Все рентгенодифракционные методы основаны на законе Вульфа - Брэгга и анализе интенсивности рентгеновского луча после взаимодействия с образцом.

Закон Вульфа – Брэгга:

n λ=2d sinθ ,

где λ - длина волны рентгеновского излучения; d - межплоскостное расстояние; θ - угол Брэгга; n - целое число).

Дифракция рентгеновского излучения дает важную информацию о твердых телах, их атомной структуре и форме кристаллов, а также о жидкостях, аморфных телах и больших молекулах. Дифракционный метод применяется также для точного (с погрешностью менее 1∙10 -5) определения межатомных расстояний, выявления напряжений и дефектов и для определения ориентации монокристаллов. По дифракционной картине можно идентифицировать неизвестные материалы, а также обнаружить присутствие в образце примесей и определить их. Значение рентгеновского дифракционного метода для прогресса современной физики трудно переоценить, поскольку современное понимание свойств материи основано в конечном счете на данных о расположении атомов в различных химических соединениях, о характере связей между ними и о дефектах структуры. Главным инструментом получения этой информации является дифракционный рентгеновский метод.

Метод Лауэ

В методе Лауэ применяется непрерывный "белый" спектр рентгеновского излучения, которое направляется на неподвижный монокристалл. Для конкретного значения периода d из всего спектра автоматически выбирается соответствующее условию Брэгга - Вульфа значение длины волны. Получаемые таким образом лауэграммы дают возможность судить о направлениях дифрагированных пучков и, следовательно, об ориентациях плоскостей кристалла, что позволяет также сделать важные выводы относительно симметрии, ориентации кристалла и наличия в нем дефектов. При этом, однако, утрачивается информация о пространственном периоде d . На рис.1 приводится пример лауэграммы. Рентгеновская пленка располагалась со стороны кристалла, противоположной той, на которую падал рентгеновский пучок из источника. Дифракционным пучкам соответствуют светлые пятна на лауэграмме.

Таким образом, пучок "белого" рентгеновского излучения, отражаясь от плоскостей, для которых выполняется закон Вульфа - Брэгга, дает множество дифрагированных лучей, которые, попадая на рентгеновскую фотопластину, вызывают появление рефлексов (дифракционных максимумов). Каждый рефлекс соответствует отражению от системы параллельных плоскостей с фиксированными индексами Миллера (hkl ). Характер и симметрия распределения этих точек, лежащих на гиперболах, определяются ориентацией кристалла. Анализ ускоряется при сравнении с эталонами.

На рис.2 представлена лауэграмма ориентированного монокристалла берилла. Первичный пучок рентгеновских лучей направлен вдоль оси симметрии 2-го порядка. Дифракционным пучкам соответствуют темные пятна на лауэграмме. Монокристалл состоит из двух несколько разориентированных блоков, поэтому некоторые пятна двойные.

Метод Дебая - Шерера

При анализе поликристаллов и порошков монокристаллов (метод Дебая - Шерера) рентгеночувствительную фотопленку располагают по поверхности цилиндрической камеры. При облучении образца монохроматическим рентгеновским излучением дифрагированные лучи располагаются по поверхности коаксиальных конусов, каждый из которых соответствует дифракции от семейства плоскостей с индексами (hkl ) (рис.1)

В отличие от предыдущего метода, здесь используется монохроматическое излучение (=const), а варьируется угол . Это достигается использованием поликристаллических образцов или порошков монокристаллов, состоящих из многочисленных мелких кристаллитов случайной ориентации, среди которых имеются и удовлетворяющие условию Брэгга - Вульфа. Дифрагированные пучки образуют конусы, ось которых направлена вдоль пучка рентгеновского излучения. Для съемки обычно используется узкая полоска рентгеновской пленки в цилиндрической кассете, а рентгеновские лучи распространяются по диаметру через отверстия в пленке (рис.3).

При пересечении конуса с фотопленкой возникает линия почернения. Оси конусов совпадают с направлением первичного пучка, а угол раствора конуса равен учетверенному углу Брэгга для плоскостей (hkl ). По линиям на рентгенограмме определяют межплоскостные расстояния и идентифицируют материал по стандартным таблицам d hkl . Точность определения d hkl составляет 0.001 нм. При наличии текстуры в пленках на кривых почернения появляются штрихи и точки большей интенсивности.

Полученная таким образом дебаеграмма (рис.4, а) содержат точную информацию о периоде d hkl , то есть о структуре кристалла, но не дает информации, которую содержит лауэграмма. Поэтому методы Лауэ и Дебая-Шерера взаимно дополняют друг друга.

В современных дифрактометрах для регистрации дифрагированных пучков рентгеновских лучей используются сцинтилляционные или пропорциональные счетчики (рис.4, б). На таких установках производится автоматическая регистрация данных, что весьма существенно, так как сложные структуры могут давать большое число отражений (до 10 000).

Некоторые применения метода Дебая – Шеррера.

Идентификация химических элементов и соединений. По определенному из дебаеграммы углу можно вычислить характерное для данного элемента или соединения межплоскостное расстояние d hkl . В настоящее время составлено множество таблиц значений d , позволяющих идентифицировать не только тот или иной химический элемент или соединение, но и различные фазовые состояния одного и того же вещества, что не всегда дает химический анализ. Можно также в сплавах замещения с высокой точностью определять содержание второго компонента по зависимости периода d от концентрации.

Анализ механических напряжений. По измеренной разнице межплоскостных расстояний для разных направлений в кристаллах можно, зная модуль упругости материала, с высокой точностью вычислять малые напряжения в нем.

Исследования преимущественной ориентации в кристаллах. Если малые кристаллиты в поликристаллическом образце ориентированы не совсем случайным образом, то кольца на дебаеграмме будут иметь разную интенсивность. При наличии резко выраженной преимущественной ориентации максимумы интенсивности концентрируются в отдельных пятнах на снимке, который становится похож на снимок для монокристалла. Например, при глубокой холодной прокатке металлический лист приобретает текстуру - выраженную ориентацию кристаллитов. По дебаеграмме можно судить о характере холодной обработки материала.

Исследование размеров зерен. Если размер зерен поликристалла более 1∙10 -3 см, то линии на дебаеграмме будут состоять из отдельных пятен, поскольку в этом случае число кристаллитов недостаточно для того, чтобы перекрыть весь диапазон значений углов q. Если же размер кристаллитов менее 1∙10 -5 см, то дифракционные линии становятся шире. Их ширина обратно пропорциональна размеру кристаллитов. Уширение происходит по той же причине, по которой при уменьшении числа щелей уменьшается разрешающая способность дифракционной решетки. Рентгеновское излучение позволяет определять размеры зерен в диапазоне от 1·10 -7 – до 1·10 -6 см.

Дифракционные методы- совокупность методов исследования атомного
строения вещества, использующих дифракцию пучка
фотонов, электронов или нейтронов, рассеиваемого
исследуемым объектом
Рентгеноструктурный анализ позволяет определять
координаты атомов в трёхмерном пространстве
кристаллических веществ
Газовая электронография определяют геометрию
свободных молекул в газах
Нейтронография, в основе которой лежит рассеяние
нейтронов на ядрах атомов, в отличие от первых двух
методов, где используется рассеяние на электронных
оболочках,
Прочие методы
2

Рентгеноструктурный анализ

- один из дифракционных методов исследования
структуры вещества.
Основа: явление дифракции рентгеновских лучей на
трёхмерной кристаллической решётке
Метод позволяет определять атомную структуру
вещества, включающую в себя пространственную
группу элементарной ячейки, её размеры и форму, а
также определить группу симметрии кристалла.
3

Рентгеновское излучение (РИ)
РИ (X-Rays) – электромагнитное излучение с длиной
волны 5*10-2 - 102 A. (E = 250 кэВ – 100 эВ).
4

Рентгеновское излучение
Энергия связи электронов на низшей (К) оболочке
атомов:
H: 13.6 эВ, Be: 115.6 эВ, Cu: 8.983 кэВ
Например, для Cu K-серии:
Выводы:
1. РИ – коротковолновое (0.05 – 100 A) ЭМ излучение.
2. РИ возникает при переходах во внутренних
оболочках атомов (характеристическое РИ)
5

Источники РИ
Источники РИ:
рентгеновская трубка,
синхротрон,
изотопы, ...
Рентгеновская трубка
(Cu - анод)
6

Дифракция РИ на
поликристаллической пробе
7

Дифракция РИ на
поликристаллической пробе
1D проекция
3D картины
Порошковая рентгенограмма
Дифракционный угол 20;
Интенсивность (имп., имп./сек, отн.ед. и пр.
8

Рентгенография

Взаимодействие рентгеновских лучей с
кристаллами, частицами металлов,
молекулами ведет к их рассеиванию. Из
начального пучка лучей с длиной волны X ~
0,5-5 Å возникают вторичные лучи с той же
длиной волны, направление и интенсивность
которых связаны со строением рассеивающего
объекта.
Интенсивность дифрагированного луча зависит
также от размеров и формы объекта.
9

Рентгенография

Рентгенография наноструктурных
материалов позволяет по уширению
рентгеновских пиков достаточно надежно
определить размеры зерен при величинах
2- 100 нм.
Уменьшение размера зерен и увеличение
микродеформаций приводят к уширению
рентгеновских пиков.
Степень уширения оценивается по
полуширине пика или с помощью отношения
интегральной интенсивности рентгеновского
пика к его высоте (интегральная ширина).
10

Порошковая рентгенограмма
Интенсивность пика:
- кристаллическая структура
- количественный анализ
Ширина пика:
микроструктура
(размер ОКР)
Положение пика:
метрика решетки
(параметры ЭЯ)
11

Определение размеров ОКР
Размер областей когерентного рассеяния (ОКР)
можно рассчитать с помощью уравнения DebyeScherrer по формуле: D ср = k · / (β*cos),
где Dср - усредненный по
объему размер кристаллитов,
K - безразмерный коэф-нт
формы частиц (постоянная
Шеррера) 0,9 для сферы;
∆1/2 - полуширина
физического профиля
рефлекса,
- длина волны излучения,
- угол дифракции.
12

Дифракционная картина LaMnO3, полученного золь-гель технологией, прокаленного при Т= 900С.

Дифракционная картина LaMnO3,
полученного золь-гель технологией,
прокаленного при Т= 900 С.
PowderCell 2.2
2492
LA2900.4.x_y
1246
0
20
25
30
35
40
45
50
55
13
60

Определение размеров ОКР
D ср = k · / (β*cos),
Границы применимости уравнения Debye-Scherrer:
неприменима для кристаллов, размеры которых
больше 100 нм.
Факторы, влияющие на уширение пиков на
дифрактограммах:
1. инструментальное уширение
2. уширение из-за размеров кристаллитов
3. другие (искажения и дефекты кристаллической
решетки, дислокации, дефекты упаковки,
микронапряжения, границы зерен, химическая
разнородность и пр.)
14

Рентгенограммы материалов диоксида титана, полученных осаждением (1, 2) и золь-гель метом (3, 4), прокаленных при 500 ⁰C (3), 600 ⁰C (2,4).

Средние размеры кристаллитов полученных материалов,
вычисленные по уравнению Debye-Scherrer, составляют
15
22, 14, 22 нм для материалов 2, 3 и 4 соответственно.

Наночастицы платины на углеродном носителе, размер – 4,2 нм

LM Pt 11_02
3500
3300
3100
2900
2700
2500
2300
2100
1900
1700
1500
35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 45 45 46 46 47 47 48 48 49 49 50
,5
,5
,5
,5
,5
,5
,5 ,5
,5
,5
,5
,5
,5
,5 16,5


это значит?
17

Вопрос: на рентгенограмме нет пиков – что
это значит?
общий термин
“рентгеноаморфный образец”
Две возможности:
1) образец – аморфный (нет дальнего
порядка)
2) “эффективный размер частиц” очень
мал (~3 нм и меньше)
18

Рентгенография тонких пленок
Особенности пленок
Не «бесконечно поглощающие слои»
Значительное текстурирование (эпитаксиальные пленки)
Аморфизация пленок
влияние подложки
19

Рентгенография тонких пленок
20

Рентгенография тонких пленок
Особенности пленок:
текстурирование
Рентгенограммы порошка нитрида
титана TiN (а) и пленок TiN,
полученных химическим
осаждением
TiCl4 + NH3 + 1/2H2 = TiN↓ + 4HCl
при соотношении исходных
компонентов M(TiCl4)/M(NH3) = 0,87
(6, в), 0,17 (г) и температуре
осаждения Т = 1100 (б), 1200 (в),
1400 (г) °С
21

Рентгенография тонких пленок
22

Дифракционные методы исследований
1. Дифракционные методы применимы к
исследованию практически любых объектов в
конденсированном состоянии.
2. Тонкие пленки обычно изучают при малых углах
падения первичного пучка: при больших углах
рассеяния это позволяет увеличить интенсивность,
при малых – исследовать эффекты полного
внешнего отражения и дифракции на сверхрешетках.
3. Для дисперсных систем рассеяние в области
малых углов несет в себе информацию о размерах,
форме и упорядочении частиц.
23

Нейтронография

Нейтрон - частица, подходящая по своим
свойствам для анализа различных материалов.
Ядерные реакторы дают тепловые нейтроны с
максимальной энергией 0,06 эВ, которой
соответствует волна де Бройля, соизмеримая с
величинами межатомных расстояний. На этом и
основан метод структурной нейтронографии.
Соизмеримость энергии тепловых нейтронов с
тепловыми колебаниями атомов и групп молекул
используют для анализа в нейтронной
спектроскопии, а наличие магнитного момента
является основой магнитной нейтронографии.
24