|
часть проекции этого конуса отраженных лучей.
В то же время на практике следует фиксировать
все конусы, образованные системами плоскостей
с различными межплоскостными расстояниями
d.
Поэтому фотопленка размещается вокруг образца
на одном расстоянии от него. Кривизна линий на
пленке объясняется тем, что они представляют со-
бой части круговых сечений конусов, образуемых
отраженными лучами. Замеряя расстояние S, раз-
деляющее две части одного и того
же
конуса от-
ражений, и зная радиус камеры
R,
можно опреде-
лить величину
θ
по соотношению (рис. 4.8)
Взяв среднее значение S/2 для нескольких отра-
жений около выходного отверстия неотклоненного
пучка и около отверстия для входа пучка, мож-
но сопоставить половину окружности пленки с ее
стандартным значением и ввести поправку на не-
которое сжатие пленки в процессе эксперимента.
Дублеты
На рис. 4.6,
а
видно, что линии на пленке вбли-
зи входного отверстия пучка являются двойными.
Появление этих дублетов обусловлено тем, что,
как мы уже знаем, излучение
Kα
сложено двумя
длинами волн, образованными переходами
Κ
α
1
и
К
α
2
(см. рис. 4.2, в). Во фронтальной области от-
Рис. 4.8 Измерение угла
θ
ражения эти две волны не разделяются при отра-
жении и дают единую линию. Однако в тыловой
зоне отражения угол
θ
возрастает, приближаясь к
90° Синус этого угла не является линейной функ-
цией, и если мы построим график зависимости
d
(межплоскостное расстояние, равное
λ/2 sin
θ)
от
θ,
то увидим, что вблизи 90° небольшому измене-
нию
d
будет соответствовать относительно боль-
шое изменение
θ
и, следовательно,
2
θ
,
т е . угла
отражения (рис. 4.9). Небольшие изменения А в
уравнении Брэгга—Вульфа, приводящие к незна-
чительным изменениям
d
вблизи
θ =
90°,
вызыва-
ют большие изменения
2
θ
.
А поскольку в падаю-
щем пучке имеется два значения А, то для одного
значения
d
появляются две порошковые линии.
Измерение
θ
Измерение расстояний на пленке обычно прово-
дится следующим образом. Пленка кладется на
миллиметровку, и по ней от линии к линии переме-
щается движок с закрепленным на нем нониусом.
При этом прибегают к помощи слабого (4x или ме-
нее) отсчетного микроскопа или лупы. Измерения
проводятся посередине дуги, образующей порош-
ковую линию (рис. 4.8), и на хороших резких ли-
ниях могут быть выполнены с ошибкой, не превы-
шающей 0,05 мм. Угол
θ
определяется из рассто-
яния между соответствующими дугами и радиуса
камеры (см. выше), а для получения
d
в уравне-
ние Брэгга—Вульфа подставляются sin
θ
и l. Для
каждой линии дублета используются значения l,
соответствующие
Κα
1
и К
α
2
.
По одиночным лини-
ям следует использовать взвешенные средние из
двух длин волн
(2λΚα
1
+ lKα
2
)/3.
Для грубых оценок можно также пользоваться
прямыми отсчетами значения
d
по шкалам, каж-
дая из которых строится для конкретного диаме-
тра камеры и определенной длины волны излуче-
ния. При их использовании получению большой
точности измерений препятствуют сжатие пленки
Рис. 4.9 Зависимость между брэгговским углом
θ
и
d,
рассчитанная при l = 0,15406 нм (Cu
Κα
1
)
.
Рис. 4.10 Схема порошкового рентгеновского дифрактометра.
и резко меняющаяся цена делений шкалы. Отно-
сительные интенсивности линий можно оценивать
визуально по шкале, в которой наиболее сильная
линия принимается за 10 или 100 единиц.
4.4.3 Порошковый дифрактометр
Вместо фиксации дифракционных линий на фото-
пленке, как это происходит в порошковой камере,
порошковый дифрактометр записывает их с помо-
щью электронного детектора (рис. 4.10). Детектор
монтируется на гониометре, который вращается в
пределах угла
2
θ
небольшим мотором. Порошко-
вый образец для дифрактометра обычно помеща-
ется в углубление на плоском держателе либо на-
носится на предметное стекло в виде небольшого
пятна смеси, приготовленной путем добавления к
порошку капли ацетона или другого быстро ис-
паряющегося растворителя (при этом смесь тон-
ким слоем распределяется по стеклу). Чтобы со-
хранялось соотношение между
θ
и
2
θ
,
держатель
образца вращается в пучке рентгеновских лучей
со скоростью, вдвое меньшей, чем у детектора на
гониометре. Доступная для геометрии дифракто-
метра область значений
2
θ
лежит в пределах от
2 до почти 180° и, следовательно, охватывает ту
же область углов, что и простая порошковая ка-
мера. По мере того как детектор перемещается в
пределах
2
θ
,
рентгеновские лучи, отражающиеся
различными рядами кристаллических плоскостей,
обрабатываются электронным способом и записы-
ваются на диаграммную ленту или, что в послед-
нее время применяется чаще, поступают прямо
на компьютер. Таким образом линии на порош-
кограмме превращаются в пики на диаграмме ре-
гистратора или на экране компьютера (рис. 4.11).
При современном программном обеспечении ком-
пьютеры будут точно определять центры пиков и
фиксировать углы
2
θ
,
межплоскостные расстоя-
ния
d
и интенсивности пиков, а помимо этого бу-
дут производить запись дифракционной картины.
При работе с графопостроителем также необходи-
мо измерить углы
2
θ
пиков, оценив их интенсивно-
сти, и рассчитать межплоскостные расстояния
d.
Преимущества порошковых дифрактометров,
заключающиеся в скорости и простоте выполне-
ния анализов, привели к тому, что в большинстве
лабораторий при рутинной работе по идентифика-
ции минералов они заменили порошковые камеры.
4.4.4 Идентификация минералов методом
порошковой дифракции
Непосредственная польза от порошковых дифрак-
тограмм заключается в том, что они, подобно от-
печаткам пальцев, помогают диагностировать ми-
нералы. Поскольку минерал определяется струк-
турой и составом, можно утверждать, что никакие
два разных минерала не могут иметь абсолютно
идентичные порошковые дифрактограммы. Даже
в случае изоморфных рядов химические замеще-
ния приводят к изменениям в размерах элемен-
тарной ячейки, которые можно измерить с помо-
щью рентгеновской дифракции. Для облегчения
расшифровки получаемых данных существует об-
ширный и постоянно пополняемый каталог порош-
ковых дифрактограмм кристаллических веществ.
Он включает в себя не только минералы, но и
Do'stlaringiz bilan baham: |
