О природе минералов 1 Введение

4.4 Виды дифракционных
исследований
Исследования в рентгеновской кристаллографии
делятся на две группы: с монокристаллами или с

---

Рис. 4.6
Схема, иллюстрирующая образование линий порошковой дифрактограммы.
порошковыми образцами. Рентгеновская дифрак-
ция монокристаллов используется в основном для
определения симметрии и пространственного рас-
положения атомов в кристаллической структу-
ре. Порошковая дифракция рентгеновских лу-
чей применяется главным образом в повседнев-
ной практической работе для идентификации ми-
нералов, хотя из этих данных нередко можно из-
влечь информацию о размере и симметрии эле-
ментарных ячеек. В некоторых случаях, в особен-
ности когда симметрия исследуемого объекта вы-
сока, по данным порошковой дифракции также
оказывается возможным определять кристалличе-
скую структуру.
4.4.1 Порошковая дифракция
Как мы видели, данное семейство плоскостей ре-
шетки может отражать пучок монохроматических
рентгеновских лучей только в тех случаях, ког-
да плоскости располагаются под соответствую-
щим углом к падающему пучку. Существует мно-
жество семейств плоскостей с достаточной плотно-
стью атомов для отражения рентгеновских лучей,
пересекающих кристаллическую решетку. При ис-
следованиях порошковым методом мы должны за-
фиксировать отражения от всех этих плоскостей.
Для этого минерал измельчается до очень тонкого
порошка, что гарантирует присутствие в исследуе-
мом образце некоторого количества зерен в любой
мыслимой ориентации. Кроме того, чтобы обеспе-
чить облучение рентгеновским пучком конкретно-
го зерна во всех ориентациях, порошок образца
обычно вращается во время облучения.
Многие современные минералогические лабо-
ратории обеспечены компьютеризованными рент-
геновскими дифрактометрами, с помощью кото-
рых для идентификационных целей постоянно за-
писываются порошковые дифрактограммы мине-
ралов. В некоторых лабораториях для записи ди-
фрактограмм также используются рентгеновские
дифракционные камеры. Последние обладают тем
преимуществом, что для них требуется меньшее
количество порошка исследуемого образца. Даль-
нейшее описание порошкового метода мы начнем
с рассмотрения камер, ибо с их помощью легче
воспринимаются геометрические построения.
4.4.2 Порошковая камера
Простейшей порошковой камерой является каме-
ра Дебая—Шеррера. Она представляет собой по-
лый цилиндр (рис. 4.7), на внутренней стенке ко-
торого помещается полоска фотопленки. Порошок

---

Рис. 4.7 Устройство порошковой камеры Дебая—Шеррера (цилиндрический металлический
кожух не показан).
исследуемого образца, заключенный в тонкостен-
ную стеклянную трубочку (или смесь порошка с
клеем, нанесенная на тонкий стержень), устана-
вливается в центре камеры и вращается в пучке
рентгеновских лучей. Пучок лучей поступает в ка-
меру через металлический коллиматор, и неоткло-
ненные лучи захватываются ловушкой. На облу-
чение образца монохроматическим рентгеновским
пучком затрачивается от получаса до нескольких
часов.
На проявленной пленке видна серия кривых
линий, расположенных по ее ширине так, как это
показано на рис. 4.6, а. Для уяснения сущности
этих линий рассмотрим случай, когда при облуче-
нии образца позади него находится плоская фото-
пластинка (или фотопленка) (рис. 4.6, в). Возьмем
одно семейство атомных плоскостей с межплос-
костным расстоянием
 d,
которое отражает лучи
с длиной волны, соответствующей углу падения
9.
В пучке, отраженном от кристалла при таком
значении угла, хотя бы один из лучей будет откло-
няться под углом
 2q
по отношению к неотклонен-
ному пучку (рис. 4.6, б)
.
Поскольку измельченный
в порошок образец содержит частицы кристалла,
находящиеся во всевозможных ориентациях, рент-
геновские лучи будут отражаться от разных се-
мейств плоскостей во всех направлениях под ха-
рактерным углом
 2q
относительно исходного пуч-
ка, т. е. по направлениям, которые образуются ко-
ническими поверхностями с половиной угла при
вершине
 2q
и вершинами, располагающимися на
образце (рис. 4.6, в)
.
Чтобы зафиксировать семей-
ство плоскостей с данным межплоскостным рас-
стоянием
 d
, необходимо лишь сфотографировать