О природе минералов 1 Введение

Рис. 4.11
Дифрактограмма гроссуляра при излучении Cu
Κα
(см. также рис. 4.12).
искусственные неорганические и органические со-
единения. Его база данных поддерживается Объ-
единенным комитетом по стандартам порошковой
дифракции (Joint Committee on Powder Diffraction
Standards) и известен как картотека JCPDS. В
эту базу данных входят серии карточек или изо-
бражений, в которых содержится полный пере-
чень межплоскостных расстояний
 d
для зареги-
стрированных линий с указанием их интенсивно-
стей и миллеровских индексов (если они извест-
ны), а также приведены экспериментальные дан-
ные и данные по составу
1
. В верхней части карточ-
ки (или изображения) приводятся межплоскост-
ные расстояния
 d
для трех самых сильных линий,
а также максимальное межплоскостное расстоя-
ние
 d
из числа зафиксированных на дифракто-
грамме. На рис. 4.12 показан образец карточки из
файла данных. Файл JCPDS с данными порош-
ковой дифракции существует в разных формах,
включая компакт-диски, флоппи-диски (дискеты)
и микрофиши, а помимо того имеются эти же дан-
ные в виде карточек.
Наиболее современные порошковые дифракто-
метры снабжены компьютером (или связаны с
таковым), содержащим на диске файл JCPDS.
Применение соответствующей программы позво-
ляет вести поиск и подбирать среди базы данных
дифрактограммы, подходящие к эксперименталь-
но замеренным, и таким образом идентифициро-
вать минералы. Такую работу можно выполнить
и вручную, используя поисковые руководства, вы-
пускаемые JCPDS. Существуют две поисковые
системы: по методу Ханавольта, в котором поиск
ведется по трем самым сильным линиям дифрак-
тограммы в порядке снижения их интенсивности,
и по методу Финка, основанному на использовании
восьми самых сильных линий дифрактограммы в
порядке уменьшения их межплоскостных расстоя-
ний
 d.
При использовании любого из этих методов
необходимо учитывать точность измерения меж-
плоскостных расстояний
 d
и влияние на эту вели-
чину возможных атомных замещений. Наблюда-
ются также колебания интенсивности линий.
Смещение линий и внутренние стандарты
Атомные замещения — почти универсальное явле-
ние в минералах — приводят к небольшим измене-
ниям в размерах элементарной ячейки и, следова-
тельно, в положении порошковых линий. Смеще-
ние линий в образцах одной и той же минеральной
группы можно точно замерить, если смешать из-
вестное вещество с порошком минералов перед за-
писью их дифрактограмм. Положение конкретной

---

Рис. 4.12 Карточка из картотеки файла JCPDS для гроссуляра Данные этой карточки можно
сравнить с экспериментальной дифрактограммой, приведенной на рис 4 11 Заметим, что
некоторые приведенные в карточке более слабые линии на дифрактограмме соответствуют
уровню фона
Рис. 4.13 Соотношение между межплоскостным расстоянием
 d
и миллеровским символом
 hkl

---

линии (или линий) у исследуемого образца можно
затем сравнить с положениями линий у внутрен-
них стандартов. В качестве последних обычно ис-
пользуются кварц, Si и KCl. С помощью точных
дифракционных данных возможно также оцени-
вать составы твердых растворов.
Индексирование порошковых линий
Чтобы распространить применение дифракто-
грамм на оценку изменений в размерах элементар-
ной ячейки и другие подобные исследования, необ-
ходимо определить миллеровские индексы плоско-
стей, соответствующие порошковым линиям. Чет-
кая дифрактограмма чистого минерала, получен-
ная с использованием внутреннего стандарта, име-
ет большое значение для точного определения па-
раметров элементарной ячейки. Если они извест-
ны, то присвоить индексы Миллера различным
линиям легко для ортогональных сингоний (куби-
ческой, тетрагональной, ромбической, тригональ-
ной и гексагональной), но несколько труднее для
моноклинной и триклинной. Если же параметры
элементарной ячейки неизвестны (например, у не-
давно открытых разновидностей минералов или
химических соединений), то трудности в индекси-
ровании возрастают по мере роста размеров эле-
ментарной ячейки и уменьшения степени симме-
трии. В таких случаях индексирование дифракто-
граммы может оказаться невозможным без при-
влечения дополнительных данных. Последние по-
лучают с помощью рентгеновских исследований
монокристаллов или электроннограмм, хотя неко-
торую полезную информацию о симметрии дает и
оптическое изучение объектов под поляризацион-
ным микроскопом. Поскольку совершенно новые
минералы встречаются сравнительно редко, то,
как правило, оказывается возможным идентифи-
цировать вещество (или его некоторый аналог) по
данным картотеки JCPDS. Такая операция обыч-
но дает лишь приблизительные размеры ячейки,
но знание их позволяет проводить идентифика-
цию. Вначале мы рассмотрим методику для та-
кого случая, когда предварительная информация
подобного рода имеется, и при этом ограничим-
ся ортогональными сингониями. Неортогональ-
ные сингоний требуют построения обратных ре-
шеток и поэтому не будут здесь рассматриваться.
Индексирование ортогональных сингоний
при известных параметрах элементарной
ячейки
Эта задача заключается в расчете брэгговских
углов