«Зерттеудің физикалық әдістері» пәнінен материалдар


Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1 Әдістердің жалпы классификациясы және сипаттамасы ... ... ... ... ... ..4
2 Дифракциялық әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
2.1 Құрылымдық кристаллографияның негіздері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
2.2 Рентген сәулелерінің физикасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
2.3 Рентгендік техника ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
2.4 Рентген құрылымдық талдаудың әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
2.5 Рентгендік фазалық талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...16
2.6 Электронография және нейтронография ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
3 Спектрлік әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21
3.1 Атомды спектрлік талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...21
3.2 Молекулалы спектрлік талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...24
3.3 Масс . спектрлік талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .28
3.4 Рентгенді спектрлік талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
4 Резонансты әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .31
4.1 АМР және ЭМР әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
4.2 Мессбауэровты спектроскопия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .33
5 Электронды . оптикалық әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
5.1 Негізгі электронды микроскоп.
Электронды микроскоптың түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
5.2 Мөлдірлі электронды микроскоп және растрлы
электронды микроскоп ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...34
5.3 Сканирлеуші зонтты микроскоп ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 37
Әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...39
«Зерттеудің физикалық әдістері» пәні 5В071600 - «Аспап жасау» мамандығының студенттерін дайындау оқу жоспарына кіреді, бұл білім алушы мамандардың әр түрлі бағыттарындағы ғылыми зерттеулердің жүргізілуіне көмектеседі. Зерттеу деңгейі және алынған нәтижелердің құндылығы қазіргі заманғы физикалық әдістердің дұрыс таңдалып және кешенді түрде қолдана білуімен байланысты зерттеу алдында қойылған физикалық және физика-химиялық мәселелердің шешімін табуда көмектесе алады.
Бұл пәнді оқытудың мақсаты аспап жасау мамандық студенттеріне арналған зерттеудің физикалық әдістерінің практикалық мүмкіншіліктері мен өте маңызды шектеулердің принциптік негізін түсіндіру, сонымен қатар тәжірибе өткізу шарттары мен олардың аппараттық жабдықтауымен таныстыру. Тәжірибе мәндерін соның ішінде ғылыми әдебиетте жарияланатын мәндерді сауатты бағалауға үйрету. Студент барлық мәндер жиынтығын салыстыра отырып және талдау негізінде нәтиже жасап, берілген мақсаттарды шешуге арналған үйлесімді әдістерді таңдауды үйреніп білуі қажет.
Берілген пәнді оқыту аспап жасау мамандық студенттерін дайындаушы университеттердегі аспап жасау мамандық студенттерінің оқу жұмыс жоспарына кіретін, барлық ертеректе өтілген пәндерде, оның ішінде, ең алдымен математика, физика, кванттық механика мен заттың құрылымы, органикалық органикалық емес және физикалық химияда негізделуі қажет.
Пәнде дифракциялық, спектроскопиялық, резонанстық және зат құрамы мен құрылысын зерттеудің электронды-оптикалық әдістері қысқаша қарастырылған.
1 Б. Я. Пинес. Лекции по структурному анализу : учебное посо-
бие. – Харьков: Изд-во Харьк. Ун-та., 1967. – С. 9-82.
2 Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И. Техника и
практика спектроскопии. Серия Физика и техника спектрального анализа. - М : Наука, 1976. – 373 c.
3 Малышев В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию.
- М. : Наука, 1979. – 300 с.
4 Рентгенофлуоресцентный анализ. Применение в заводских ла-
бораториях. Сб. науч.трудов / под ред. Х. Эрхардта. – М. : Металлургия, 1985. – 187 с.
5 Русакок А. А. Рентгенография металлов. – М. : Атомиздат, 1977.
– 556 с.
6 Кустанович И. М. Спектральный анализ. – М. : Высшая школа,
1967. – 241 с.
7 Зевин. Л. С., Завьялов Л. Л. Количественный рентгенографиче-
ский фазовый анализ. – М. : Недра, 1974. - 298 с.
8 Рентгенотехника. Справочник в 2 – х книгах / В. В. Клюев,
Ф. Р. Соснин, В. Аертс и др. – М. : Машиностроение, 1992. – 364 с.
9 Павлов П. В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела. – М. Высшая
школа, 1985. – 384 с.
10 Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы
исследования и контроля. – М. : Техносфера, 2006. – 384 с.
11 Пентин Ю. А., Вилков Л. В. Физические методы исследования в
химии. – М .: АСТ: Астрель, 2003. – 684с.
12 Лохин М. А., Швейцер И. Г.Рентгеноспектральный справочник.
– М. : 1982. – 256 с.
13 Бородкина М. М., Спектор Э. Н. Рентгенографический анализ
текстуры металлов и сплавов. – М. : Металлургия, 1981. – 255 с.
14 Горелик С. С. и др. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. Практ. рук-во по рентгенографии и электронной микроскопии металлов, полупроводников и диэлектриков. – М. : Металлургия, 1970. – 182 с.
15 Миркин Я. И. Ренгеноструктурный анализ. Справ. рук-во. получение и измерение рентгенограмм. – М. : Наука, 1976. – 281 с.
16 Мамиконян С. В. Аппаратура и методы флуоресцентного рентгенорадиометолического анализа. – М. : Атомиздат, 1976. – 301 с.
17 Биннинг Г., Роррер Г. Сканирующая туннельная микроскопия –
от рождения к юности. Нобелевские лекции по физике. – М. : УФН,
Т. 154, С. 261-267.
18 Маслова Н. С., Панов В. И. Сканирующая туннельная микрос-
копия атомной структуры, электронных свойств и поверхностных химических реакций. – М. : УФН, 1989, – Т. 157. С . 185 – 189.
19 Бухараев А. А., Овчинников Д. Б., Бухараева А. А. Диагностика
поверхности с помощью сканирующей силовой микроскопии. Заводская лаборатория. Исследование структуры и свойств. Фи-зические методы исследованния и контроля. – М. : Наука, 1996. - С.
10 - 27.
20 Летохов В. С. Проблемы лазерной спектроскопии. . – М. : УФН,
1976, – Т. 118. С. 195 – 200.

Пән: Физика
Жұмыс түрі:  Курстық жұмыс
Көлемі: 39 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 700 теңге
Таңдаулыға:   
Тегін:  Антиплагиат

Қандай қате таптыңыз?

Рақмет!






Мазмұны

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ...3
1 Әдістердің жалпы классификациясы және
сипаттамасы ... ... ... ... ... ..4
2 Дифракциялық
әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ..7
2.1 Құрылымдық кристаллографияның
негіздері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ...7
2.2 Рентген сәулелерінің
физикасы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
... ..9
2.3 Рентгендік
техника ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ..11
2.4 Рентген құрылымдық талдаудың
әдістері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ..13
2.5 Рентгендік фазалық талдау
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
.16
2.6 Электронография және
нейтронография ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
3 Спектрлік
әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... .21
3.1 Атомды спектрлік
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ...21
3.2 Молекулалы спектрлік
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
...24
3.3 Масс – спектрлік
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... .28
3.4 Рентгенді спектрлік
талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... 29
4 Резонансты
әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ..31
4.1 АМР және ЭМР
әдістері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ..31
4.2 Мессбауэровты
спектроскопия ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... 33
5 Электронды - оптикалық
әдістер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
4
5.1 Негізгі электронды микроскоп.
Электронды микроскоптың
түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...34
5.2 Мөлдірлі электронды микроскоп және растрлы
электронды
микроскоп ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ..34
5.3 Сканирлеуші зонтты
микроскоп ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ...
...37
Әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .39

Кіріспе

Зерттеудің физикалық әдістері пәні 5В071600 - Аспап жасау
мамандығының студенттерін дайындау оқу жоспарына кіреді, бұл білім алушы
мамандардың әр түрлі бағыттарындағы ғылыми зерттеулердің жүргізілуіне
көмектеседі. Зерттеу деңгейі және алынған нәтижелердің құндылығы қазіргі
заманғы физикалық әдістердің дұрыс таңдалып және кешенді түрде қолдана
білуімен байланысты зерттеу алдында қойылған физикалық және физика-химиялық
мәселелердің шешімін табуда көмектесе алады.
Бұл пәнді оқытудың мақсаты аспап жасау мамандық студенттеріне арналған
зерттеудің физикалық әдістерінің практикалық мүмкіншіліктері мен өте
маңызды шектеулердің принциптік негізін түсіндіру, сонымен қатар тәжірибе
өткізу шарттары мен олардың аппараттық жабдықтауымен таныстыру. Тәжірибе
мәндерін соның ішінде ғылыми әдебиетте жарияланатын мәндерді сауатты
бағалауға үйрету. Студент барлық мәндер жиынтығын салыстыра отырып және
талдау негізінде нәтиже жасап, берілген мақсаттарды шешуге арналған
үйлесімді әдістерді таңдауды үйреніп білуі қажет.
Берілген пәнді оқыту аспап жасау мамандық студенттерін дайындаушы
университеттердегі аспап жасау мамандық студенттерінің оқу жұмыс жоспарына
кіретін, барлық ертеректе өтілген пәндерде, оның ішінде, ең алдымен
математика, физика, кванттық механика мен заттың құрылымы, органикалық
органикалық емес және физикалық химияда негізделуі қажет.
Пәнде дифракциялық, спектроскопиялық, резонанстық және зат құрамы мен
құрылысын зерттеудің электронды-оптикалық әдістері қысқаша қарастырылған.

1 Әдістердің жалпы классификациясы және сипаттамасы.

Спектроскопиялық, дифракциялық, резонанстық және оптикалық әдістер.
Әртүрлі әдістердің энергетикалық мінездемелері. Әдістің сезгіштігі және
қабілеті. Әдістің сипаттамалық уақыты. Әдістердің интеграциясы.
Өрістің өзара әсерлесу теориясына негізделген заттардың құрылысы мен
молекулалардың физикалық қасиеттерін зерттеу, зерттеліп жатқан затпен
бөлшектер ағыны немесе сәулеленулер, оның молекулалары мен заттың бойында
әр түрлі басқа қасиеттері байқалатын, ғылымның ерекше бөлімін ұсынады.
Физикалық әдістің тура мақсаты – физикалық қасиеттер жиынтығына ие,
өрістің немесе бөлшектер ағынының затпен әсерлесуінен кейінгі сәулелену
өзгерісін анықтау.
Физикалық әдістің кері мақсаты – физикалық әдіспен алынған, яғни
тәжірибе мәндерінің берілген өзгерістерінің негізінде заттың немесе
молекула параметрлерінің физикалық қасиеттерін анықтау.
Бұл оқу-әдістемелік құралында дифракциялық, спектроскопиялық,
резонанстық және оптикалық зерттеу әдістері зерттеліп қарастырылады.
Спектроскопиялық әдістер толқын ұзындығы немесе жиіліктен сәулеленудің
шығарылуы немесе жұтылуы интенсивтілігінің тәуелділігін зерттейді.
Өлшелінетін энергиялардың аралықтары бар әдістер үшін көп ретте
айырады (1-кесте).

1 кесте - Спектроскопиядағы толқын ұзындықтары мен жиіліктер
диапазондарының мәндері

Спектрлар Жиіліктер, Толқын Өлшем
Гц ұзындықтары бірліктері
ЯГР ммс
Рентген эВ
Фотоэлектрондық эВ
Электрондық нм
Тербелмелі см-1
Айналмалы МГц
ЭПР МГц
ЯМР МГц
ЯКР МГц

Дифракциялық әдістер сәулелену шашырауына немесе бөлшектер ағыны
энергиясының өзгеруінсіз қалуына, яғни серпімді шашырауға негізделген.
Шашыраудың дифракциондық суреті, бөлшектер және сәулеленудің толқындық
қасиеттерімен ескерілген. Дифракцияның негізгі шарты, де Бройль толқын
ұзындығы шашырайтын заттың атомаралық ара қашықтықтарынан аз немесе
көп жақын болуында түзеледі. Дифракциондық әдістің: рентгено-графиялық,
электронографиялық және нейтронографиялық ең көп қолданылатын үш әдісі бар.
Рентгенографияда нм, электронографияда кернеуі жоғары 40-60 кВ
өрістерінде үдетілген жылдам электрондар үшін нм және нейтронографияда
жылулық нейтрондар үшін нм. Электрондардың шоқтары мен рентген
сәулеленудің көздері көбінесе қол жетімді болып келеді. Дифракцияға
арналған нейтрондық шоқтарды ядролық реактордан шығарылатын жылдам
нейтрондарды баяулату арқылы алады. Құрылымдық зерттеулерде шашырау
бұрышының интенсивтілігін оның шашырау бұрышына тәуелділігінен өлшейді.
Рентген сәулелері молекулалар мен атомдар электрондарымен, электрондар
шоқтары - электрондар мен ядролардан жасалынушы электр өрісімен, ал
нейтрондардың шоқтары - ядролық күштерімен шашырайды. Рентгенография,
электронография және нейтронографиядағы атомдардың шашырау қабілеттіріне
арналған келесі қатынастар орын алады: . Электрондар шоқтары үшін
максимал шашырау, оның электронографияда жұқа қабықша қалыңдығы см
болатын және газ фазасындағы молекулалар құрылымын, сонымен қатар
салыстырмалы кіші экспозицияларды анықтауда кең қолданыста болатындығын
түсіндіреді. Рентген сәулелері және нейтрондардың шоқтарын нейтронографияда
қалыңдығы бірнеше миллиметр және рентгенографиядағы үлес жуықтығымен
миллиметр болатын макроскопиялық объектілер заттарының конденсацияланған
фазаларын зерттеуге арналған.
Шашыраушы атомның Z атомдық элемент нөмірінен, заттың бөлшек шоқтары
мен шашыраудың өзара әрекеттесу сипаттамасына орайлас әртүрлі тәуелділікте
шашырайтыны байқалады. Шашырау бұрыштары аз болғанда Z-ке пропорционал
рентген сәулелердің шашырау амплитудасы , ал үлкен бұрыштарда
-тең. Электронографияда орташа . Нейрондардың шашырау
амплитудалары шашырау бұрышынан тәуелді болмайды (симметриялы
сфералық шашырау), өйткені ядроның мөлшері кіші және Z – тен айқын түрде
тәуелді емес. Бірқатар ядролар үшін 0.
Берілген шашырау амплитудаларының қасиеттері, рентгенографияда ауыр
атомдар болғанда жеңіл атомдардың координаттарын анықтау қиынға
түсетіндігін көрсетеді, себебі ауыр атомдардан шашырау максимал.
Электронографияда бұл әлдеқайда жақсы жағдайда. Нейтронография әдісімен
сутегі атом координаталарын үлкен дәлдікпен тауып алуға болады.
Шашыраудың өзара әрекеттестік актісі немесе затпен бөлшектердің ағыны
арасындағы сәулелену белгілі уақыт аралығында өтеді. Физикалық әдістің
сипаттамалық уақыт ұғымының қалыптастырылуы Гейзенбергтің анықталмаушылық
принципінен шығады. Әдістің сипаттамалық уақытын, кванттық жүйелер
өтпелерінде (Гц) жиілікке кері пропорционал өлшем бірлік ретінде,
осы физикалық әдіспен зерттеліне анынатын шама деп анықтауға болады.
Бөлшектердің ағыны үшін өзара әрекеттестік уақыты молекулалық жүйемен
өткендегі уақытқа сәйкес келеді. Әдістің сипаттамалық уақыты 1-кестеде және
берілген теңдеулер арқылы анықталынады:

(1)

және
(2)

Спектрлік сызықтардың пішіні мен ені молекулалық түрлердің өмір сүру
уақыты туралы және айырбасталына алатын, релаксациялынатын процестерде
молекулалардың күйі туралы және т.с.с маңызды хабарларды сақтайды. Айналу
жылдамдық тұрақтысы молекула күйінің орташа өмір сүру уақыты арқылы
анықталады, мономолекулярлық реакция үшін сияқты . Энергия күйі,
орташа өмір сүру уақыты τ болатын, мәнінің аралығымен сипаттауға
болады. Егер кванттық өтпелер сызықтары екі өзара айнала алатын 1 және 2
молекулалар пішіндері және жиіліктерімен сипатталатын, сызықтың
орташа енінің айырмасы Δv-ден кіші болса, онда сызықтар біреуге бірігіп
қосылады. Осыдан сызықтың біреуге бірігіп қосылу шартын жазайық:

немесе (3)

Қазіргі заман техникасының дамуы, тәжірибелік және теориялық физиканың
сезгіштігінің жоғарылауына тұрақты түрде рұқсатушы және басқа сипаттамалық
қабілеттерін, не басқа физикалық әдістің жаңа мүмкіншіліктерін көрсетуіне,
жаңа құбылыстардың және олардың негізінде жасалынған принципті жаңа
әдістердің ашылуына апарады. Өте маңызды проблемалардың бірі әрдайым
үйлесімді мүмкіншілігі жоғары ғана емес, қолайлы әдіс пен әдістер тобының
таңдалуымен қатар, оның қол жетерлігі мен үнемділігі де есепке алыну
керектігі болып қалады.

2 Дифракциялық әдістер

2.1 Құрылымдық кристаллографияның негіздері.
Кристалдық күй-жағдай. Кристаллографиялық проекциялар. Кристалдардың
құрылымы және кеңістіктік тор. Кристалдардың симметриясы. Кристалдың
геометриялық элементтерін аналитикалық суреттеу [1, С.9-82;5, C.61-111].
Кристалдық зат деп, материалдық бөлшектері (атомдар, иондар,
молекулалары) үш бағытта периодты дұрыс орналасуын айтады. Кеңістікте
кристалл бөлшектерінің орналасуын кристалдың құрылымы деп түсінеді.
Кеңістіктік тор – кристалдағы атомдар (бөлшектердің) орналасуын
сипаттайтайтын геометриялық бейне.
Ең азы параллелепипед, оны үш бағытта үзіліссіз параллель көшірулер
жүргізу арқылы барлық кеңістік торын салуға болады, ол элементар ұяшық
деп аталады.
Үш негізгі вектор, элементар ұяшықтың қабырғалары болып табылатын
трансляция немесе бірлік осьтер деп аталады. Трансляцияның абсолюттік өлшем
бірлігі а, b, с периодтық торлар деп аталады. Тор периоды және үш қабырға
арасындағы ұяшықтар бұрышы (осьтік бұрыштар) міндетті түрде
элементар ұяшықтарды сипаттайды.
Барлық кеңістік торларының әр алуандығын жеті жүйеге - сингонияларға
бөледі [5, C.91-95], бұрыштар мен бірлік осьтердің өзара қатынасынан шыға:
кубтық, гексагоналдық, тетрагоналдық, ромбоэдралық, ромбылық, моноклиндік,
триклиндік.
Элементтердің тәуелсіз үйлестірулердің саны тор симметриялары
(кеңістік топтары) 230 құрастырады. Ұқсатылған элементтер симметриясының
бар болуынан 230 кеңістік топтарын 32 нүктелік топтарға (симметрия
кластарына) біріктіруге болады.
Егер кристалдың барлық бөлшектері бір элементар ұяшыққа жататын болса,
оларды ауырлық центрімен алмастыра отырып, кеңістікте периодты түрде он
төрт әр түрлі әдіспен таратуға (транслиттеуге) болады - 14 транслиттік
Бравэ торлары [5, C.95-96]. Тек шыңдардағы (түйіндегі) атомдардан өзге, бұл
тордағы ұяшықтар бір атомдардан құралған: - кубтың ортасында, - кубтың
алты қырының әрқайсысының центрінде, - екі үшқырлы призманың біреуінің
центрінде, төрт тетраэдрлықта (сегізден) әр қырының центрінде ұяшық ішінде
алмаз типті элементар параллепипедті құрайды.
Белгілі кеңістік торларында бір элементар ұяшыққа тек бір атом,
күрделілерге - бірнеше атом келеді. Күрделі торларды бірнеше қарапайым
белгілі торлардың бір-біріне қойылған қосындысы ретінде қарастыруға болады.
Белгілі торлардың саны оның ішіндегі күрделі элементар ұяшыққа сәйкес
келетін атомдар санына сәйкес келеді.
Күрделі торлар көбінесе базисті торлар деп аталады. Тордың базисі деп
бірлік осьтерде көрсетілген, берілген тор үш осьтік бағытта трансляцияланып
құралатын жиынтық бөлшектер санының минимал координаттар қосындысын айтады.
Базис қосарланған квадрат жақшаларда жазылады. Элементар ұяшық көлеміне,
атомдармен орын иеленген көлем бойынша, көлемді толтыру коэффициенті .
Координаттық сан – қарастырылып жатқан торға жақын, яғни бір түр бөлшектер
санына жататын сан.
Кеңістік торларының түйіндері арқылы өтетін түзулер және жазықтықтар,
сәйкесінше түйіндес түзулер мен жазықтықтар деп аталады. Барлық түйіндес
түзулер немесе жазықтықтар, кеңістікте бірдей орналасқан жазықтықтар немесе
түзулер жанұясын құрайды. Олар кристаллографиялық түрде ұқсас және бірдей
периодтарға ие, сәйкесінше жазықтық аралық ара қашықтықпен ұқсас болып
келеді.
Тордағы жанұялық бағыттар мен жазықтықтар орналасуы бірмәнді Миллердің
кристаллографиялық индекстерімен анықталады [5, C.102-107].
Кристаллографиялық жазықтық индекстері деп , бірлік осьтер санына
кері пропорционал үш өзара қарапайым, кристаллографиядағы
координаттар осьтері кесінділердің тап осы жанұсының бүтін саны ретінде
түсініледі. Жазықтық индекстерінің жиынтығы дөңгелек жақшаға алынған ,
жазықтық таңбалары деп аталады.
Кристаллографиялық бағыт индекстері деп кез-келген атом
координаттарына пропорционал осы бағытта орналасқан, бірлік осьтерде
өлшенген үш өзара байланысты бүтін қарапайым сандарды айтады. Сол бағыттағы
кристаллографиялық индекстерді анықтағанда оны координат басында өзіне-өзін
параллель жүргізу қажет. Бағыттардың кристаллографиялық индекстерін
квадрат жақшаға әріпті түрде белгілейді .
Жазықтықтардың жанұялық сериясы, бір бағытқа параллельді торда,
кристаллографиялық аймақ деп, ал бағыт болса — аймақ осі деп аталады [5,
C.111]
Жазықтықтардың әрбір жанұясы индекстерімен, сонымен қатар
жазықтық аралық ара қашықтығымен, яғни екі көршілес параллель жазықтық ара
қашықтығыпен сипатталады. Күрделі тор оқиғасында жазықтық аралық ара
қашықтық кристаллографиялық ұқсас жазықтықтар бір қарапайым торға
жататындармен көршілес паралельді аралық ара қашықтықтары бірдей болады.
Әрбір сингонияның артынан индекстері, өлшем бірлігімен
тор период арасында әр түрлі математикалық тәуелділік болады.
Барлық ұқсас кристаллографиялық жазықтық жанұялары, яғни жазықтық
аралық ара қашықтығы бірдей жазықтықтар жанұясы жазықтықтар қосындысын
құрайды, оны фигуралық жақшамен белгілейді .

2. Рентген сәулелерінің физикасы
Рентген сәулелердің табиғаты мен олардың спектрі. Вульф - Брэгг
формуласы. Кристалдарды рентген сәулелерімен шашырату [4, С.11-18,23-24;5,
C.5-13].
Рентген сәулелері өзімен электромагниттік толқын ұзындығын көрсетеді,
атомдардың сызықтық өлшемдерімен салыстырғанда толқын ұзындықтары .
Бұл көрінбейтін сәулелер кейбір кристалдық заттарда флоуресценциялық
қабілетін шақырады (мырышты күкіртті қоспа, платино – синеродтық барий және
т.б.), фотопластинкаларға әсер ете алады (көрінетін жарық үшін мөлдір емес
экрандарды жарықтатуға) және газдарды иондайды. Рентген сәулеленуінің екі
түрі белгілі: тежеуіш және сипаттамалық.
Тежеуіш сәулелену рентген трубкаларында жылдам электрондар анодқа
шабуылдап тежеліп тоқтағанда вакуум ішінде пайда болады. Тежеуіш сәулелену
қысқа толқынды бөлімдерде өкпек шекараның бар болуы, кинетикалық энергия
және тез ұшатын оқталған бөлшектің (электронның) массасы жаппай спектрге
ыдырайды.
Сипаттамалық рентген сәулелері атомдағы электронның ядро орбитасынан
алыс жатқан жерінен жақынырақ жатқан орбитаға көшу кезінде пайда болады,
егер тереңірек жатқан орбитада бос орын пайда болса, сипаттамалық рентген
сәулесі газдардағы оптикалық спектрлерге ұқсас сызықтық спектрлігіне ие
болады. Сызықтық спектральді рентген жиілігі мен (Z) элементтің
реттік номерінен сипаттамалық шашырауды байланыстыратын заң Г. Мозглимен
(1913) жылы ашылған болатын және ол келесідей түрде түсіндіріледі: жиілігі
немесе сипаттамалық сызыққа сәйкес келетін квадрат түбірі
элементтердің реттік номерінің сызықтық функциясы болып табылады.
Рентген сәулелері заттан өткенде жартылай жұтылады. Кіретін
ағыны мен интенсивтілік арасындағы қатынас заттың өтпелі қабаты
келесі түрде болады [5, C.18]

(4)

мұндағы – жұтылу коэффициенті;
– жұтатын қабаттың қалыңдығы.

Әрбір элемент үшін үлгі құрамына кіретін өлшем бірлігі, рентген
сәулесінің жиілігіне байланысты секіртпелі түрде өзгереді. Қисықтағы
жұтылудың секіртпесі n=1 (К-жұтылу), n=2 (L-жұтылу), n=3 (М-жұтылу) және
т.б. резонанстық жұтылуға сәйкес келеді.
Рентген сәулеленуінің жұтылу коэффициентіне заттың тығыздығы және
сәулелену толқын ұзындығының табиғаты маңызды әсерін тигізеді.Рентген
сәулелерінің заттан жоғарғы өтімділігі және де рентген сәулелерінің
кристалдық торға дифракциясы тәжірибелік түрде оптикалық мөлдір емес
заттардың құрылымын олардың бұзылмауынсыз зерттеуіне негіз болады.
Дифракция құбылысының пайда болуы үшін, көршілес жазықтықтар
арасындағы ара қашықтық кристалда сәуле пайда болуы, түскен сәуле толқын
ұзындығының жартысынан кем болмауы қажет. Рентген сәулелердің дифракциясы
газдарда, сұйықтықтарда және аморфты заттарда, әсіресе кристалдарда айқын
байқалады. Рентген сәулелердің дифракциясындағы кристалдар негізінде,
кейінірек рентген құрылымдық және рентгенофазалық талдау әдістері
өңделген. Рентген сәулелерінің дифракция мәні - екінші қайтара толқындардың
толқын жиіліктерінің өзгеруінсіз зерттеліп жатқан атомның электрондық
қабықшасындағы құраушылар, яғни электрондармен шашыратылған
амплитудаларының қосуында жатыр. Рентген сәулелерінің рұқсат етілген
шашырау (дифрагиралық) бағыттарының кеңістік шашырауының саны
мен сипаттамасы Ю. Вульф пен У. Брег (1913) келесідей қатынастағы
заңымен анықталады

(5)

мұндағы d – кристалдағы шағылатын көршілес
жазықтықтың арасындағы ара қашықтық;
– кристалға түсетін жарықтың шағылу бетінің
бағытымен пайда болатын сырғанау бұрышы;
п – берілген және -да дифракциялық максимум
бақыланатын, реттік шағылу;
λ – рентгендік сәулеленудің толқындық ұзындығы.

Егер зерттелетін кристалл, монохроматты рентгендік жарық жолында
орналасқан болса, оны жарықтың перпендикуляр осі бойынша айналдырып және
осылайша, шағылатын жағдайға рет-ретімен кристалдың жазықтық жүйесін
қойсақ, онда, шашыраудың толық суреті бақылады. Рентгендік сәулеленудің
үздіксіз спектрінің көзін қолдана отырып, дифракциялық суретті үлгі
айналуынсыз да алуға болады. Бұл жағдайда барлығына кристалл жазықтығының
жүйесі үздіксіз спектрде міндетті түрде, Вульф – Брегтің заңын
қанағаттандыратын λ толқын ұзындығы табылады.

3. Рентгендік техника
Рентгендік трубкалар мен аппараттар. Рентгендік сәулеленудің
тіркелуі және олардың өлшеулерінің интенсивтілігі. Ионизациялық және
фотографиялық әдісі [4, С. 35-38; 5, 14].
Рентгендік сәулелерді алу үшін: рентгендік трубкалар, рентгендік
аппараттар, бетатрондар (рентгендік сәуленің ерекше қысқа толқындылығын алу
үшін), рентгендік сәулеленудің радиоизотоптық көзінің мінездемесін
қолданады.
Рентгендік трубка электронның жолында орнатылған, нәтижесінде пайда
болатын атом анодымен тез ұшатын электрондардың ара қатынасы, рентгендік
сәуле көзі болып табылады [5, С. 28-36; 14, С. 7-12].
Рентгендік трубкалар келесі белгілер бойынша классифициаланады :
- электрондарды алу жолы бойынша трубкалар иондық және электрондық;
- вакуумды жарату және құру жағдайы бойынша тігілген және құрылған
трубкалар;
- қолдануы бойынша: материалдың мөлдірлігі, анализдің құрылымында,
спектрлік талдауда, медициналық мақсатында (диагностикалық және
терапевтикалық);
- фокустың (ауданының) шамасы бойынша трубканы нормаль және фокус
бойынша жасайды.Түгелдей шыныдан немесе шыныдан және металдан жасалынған
рентгендік трубка баллондық түрде болады. Баллонда катод пен анод
орналасқан. Трубка жоғары вакуумға дейін сорылады. Вольфрамнан тұратын
қызған жіп катод болып табылады, оны трансформатордың төменгі вольтты
тогымен 2273—2973 К-ге дейін қыздырылады. Анодқа фокустайтын электрон
ағынының құрылғысында катод орналасқан. Қалайыдан жасалған цилиндрдің ішкі
жағы түбіндегі жазық кеңістігі анод болып табылады. Нысана рөлін атқаратын
бұл аймақты электрондармен атқылағанда сипаттаушы сәулеленудің қажетті
толқын ұзындығын алу үшін металл қабатымен жағады (дәнекерлеу және
гальваникалық әдіспен). Трубканың ПӘК-і төмен болғандықтан (~1-3%), оның
жұмысы кезінде бүкіл дерлік тұтынатын қуаты жылуға айналады, сондықтан
анодты суыту жүйесі қолданылады (ауалы, сулы, майлы). Жіңішке берилл
фольгасынан жасалған әйнектер 0,4 нм-ден және одан төменгі сәулеленуді
өткізуге мүмкіндік береді.
Рентген аппараты күрделі құрылғы, ол жоғарғы вольтты трансформатордағы
рентгендік трубкадан ( кернеуді жоғарлататын), рентгендік трубканың
қыздырушы трансформатор және кенотроннан (төмендету типінің
трансформаторы), басқару пультынан құралады (орам санының түрлілігі немесе
лездік регуляторы автотрансформаторда орналасқан, жоғарғы кернеудің өшуі,
кенотрон-ның және рентгендік трубканың қыздыру реостаты, бақылау құралдары)
[5, С. 38-41; 14, С. 12-13].
Кенотрон электронның рентгендік трубкасына ұқсас, ол жоғары кернеудің
тогын түзету үшін қолданылады немесе кернеудің белгісі ауысқан кезде
рентгендік трубканы өшіреді [5, С 36-38].
Пайдаланылуына байланысты рентген аппараттары әртүрлі жоғары вольтті
сұлбаларға ие.
Рентген сәулелерін тіркеуде ионизациялық [5, С. 42-51], фотографиялық
[5, С. 52-58], электрофотографиялық [5, С. 58-60] және люминесцентті
әдістер қолданылады [5, С. 60].

4. Рентген құрылымдық талдаудың әдістері
Лауэ әдісі. Монокристалдың айналу әдісі. Ұнтақ әдісі. Әдістер негізі.
Индициялау, рентгенограмманы есептеу және алу. Рентгендік камералар және
дифрактометрлер [1, С. 257-267, 369-376, 381-; 5, C.149-219].
Зерттелетін кристалдық үлгіде рентген құрылымдық талдауды өткізген
кезде толқын ұзындығы 0,07-ден – 1нм – ге дейін рентгендік сәуле жолына
орналастырылады, ол кристалмен араласқан болады. Рентген құрылымдық
талдауды өткізу үшін зерттелетін кристалдың жолында рентгендік сәуле
толқын ұзындығы 0,07-ден –1нм-ге дейін бірлесіп әрекет жасайды. Соңында
фотоэмульсия көмегімен немесе арнайы электрондық детектормен тіркелетін
дифракциялық сурет болып шығады. Оны талдай отыра, кристалл торларының
түйіндерінде атомдардың кеңістікті орналасуын, кристалдың элемен-тар
ұяшықтарының өлшемін, олардың орналасу симметриясы мен бөлшектер санын
анықтайды. Кристалдың дифракциялы спектрін зерттеген кезде (5) Вульф -
Бреггің теңдеуі қолданылады. Рентген құрылымдық талдаудың бірнеше әдістері
өңделген.
Лауэ әдісін монокристалдардың құрылымдарын зерттеу үшін қолданады.
Жаппай спектрге ие монокристалды үлгіні рентген сәулесінің жолында
орналастырамыз. Бұл монохроматсыз сәуле кристалға түскенде, онымен
әрекеттесе отырып, дифракция нәтижесінде фотопленкада бірінші сәуле дағы
арқылы өтетін эллипс, гипербола, түзу түрінде орналасқан қараңғылы дақ
нүктелері пайда болады. Монокристалдың белгілі бір орналасуында алынған
сурет кристалл симметрияларының құрылымдық сипаттамасынан өзге негізгі
элементтерін орнатуға мүмкіндік береді (кристалдың элементарлық ұяшық
мөлшері, ондағы атомдардың саны және т.б.) [5, C.149-167].
Айналу әдісі. Оның мәні монохроматты рентген сәулесінің жолында
орналасқан монокристалдың өз осінің бойында сәуле бағытына перпендикуляр
кристалдағы негізгі кристаллографиялық бағыттармен әсіресе сәйкес келетін
бірқалыпты айналуынан құралған. Мұндағы өзгергіш параметрі мұнда
бұрышы болып табылады. Цилиндрлік кассетада орналасқан кең фотопленкаға
рентгенограмма түсіріледі. Белгілі бір бұрыштарында пайда болатын
шағылу сәулелері конустың жақтаулары бойынша таралады және фото-пленкамен
қиылысу кездерінде қабатты дақтар деп аталатын сызық-тар қалдырады. Қабатты
сызықтар аралығындағы қашықтықтар ар-қылы айналу осінің бағытындағы
кристалл торының периодын есептейді. Бірақ бұл әдіс арқылы тербелу және
рентгеногониометрия айналу әдістері сияқты бұрышы бар әрбір дақтың
орналасуының қатынасын анықтамайды [5, C.167-178].
Тербелу әдісінде монокристалл таңдалған ось айналасында толық
айналымдар жасамай, тек кіші бұрыш аралықтарында кішігірім тербелістер
жасайды. Бұрыш аралықтарының координаттары сәйкес дифракциялы дақты
сипаттайтын шамасын өлшейді және анықтайды.
Рентген гониометр әдісінде (Вайссенбергтің) монохроматты сәулелену
қолданылады, онда таңдалынған ось айналасында кристалды айналдырады, сол
кезде цилиндрлік қабыршақты касета айналып жатқан кристалл осінің бойымен
ілгерімелі-артқа қозғалғандықтан, шағылу оның үшінші координатасында
ажыратылады. Дифракциялық суреттің барлығын түсірмей, айқын лайықтау
көмегімен қандай да бір қабатты сызықты, көбінесе нөлдік қабатты сызықты
кесіп алады. Мұндай түсіру әдісінде әрбір интерференциялық рефлекс
пленкадағы айқын жерге түседі де рефлекстердің қабаттасуы болмайды. Осындай
амал көмегімен шағылу сфераларын қолдана отырып, интерференция индекстерін
анықтайды да, олар арқылы сөну заңдарын орнатады. Содан соң кестелер
арқылы симметрияның федоровтік кеңістіктік тобын анықтайды, яғни басқаша
айтқанда, берілген кеңістіктік торға сәйкес симметрия элементтерінің толық
терімін анықтайды, бұл ақпарат кейін электронды тығыздық проекцияларын
есептеу қисаптарын жеңілдетеді. Кейін әрбір рефлекстің интенсивтілігін
анықтау арқылы құрылысты амплитудалар мәндері анықталынып, электронды тығыз-
дық проекциялары салынады [5, C.178-184].
Ұнтақ әдісінде немесе дебаеграммада монохроматты рентген сәулеленуін
қолданады. Поликристалдық үлгіні тар рентген сәулелену жолында
орналастырады. Ұнтақта сәулеге қатысты әр түрлі ориен-тациялы орналасқан
кристалдар бар болатындықтан, әр мезетте орналасуы Вульф – Бреггтің шартына
сәйкес келетін кристалдар табылады. Нәтижесінде d1, d2, d3,..., dn кеңістік
аралық қашықтыққа сәйкес келетін ұнтақтағы барлық кристалдар, түсірілген
сәулеге қатысты шағылушы (бірақ сөндірмеуші) орынға түседі. Шағылған
сәулелер қатал айқындалған бұрышты конусты құрайды.
Ұнтақ әдісіндегі рентгенограмма түсірілімінде фотопленка жолағына
кіретін рентген сәулесі, оны диаметрі бойынша қиғандай үлгі айналасында
(касетада) орналастырады. Нәтижесінде бірінші сәуле бағытынан салыстырмалы
симметриялы орналасқан шағылған сәулелердің әрбір конусы фотопленкада
имектер түрінде жарық түсірілген із қалдырады. Имектер араларының қашықтығы
мен фотопленка сақинасының радиусын анықтау арқылы шағылған сәулелер
конустарының бөліну бұрыштарын есептеуге болады, осыдан кристалдардың
шағылу кеңістігіне түсетін бұрыш екендігі шығады, олай болса, осыдан
монохромат рентген сәулесінің толқын ұзындығын және кристалдағы
кеңістік аралық қашықтықтарының мәндерін де есептеуге болады. Ұнтақ әдісі
бойынша зерттелетін зат кристалдарының симметриясы жөнінде қосымша
мәліметсіз, бұл заттың құрылымын анықтау мүмкін емес. Бірақ тәжірибе
қарапайымдылығы мен кеңістік аралық қашықтықты есептеу жеңілдігі, бұл
әдістің рентгенофазалық талдауда кеңінен қолданылуын түсіндіреді [5, C.188-
219].
Индицирлеу - бұл дифракциялық максимумдардың индекс-терін, яғни
шағылған кеңістіктер жиынының: H=nh, K=nk, L=nl индекстеріне (hkl)
пропорционал бүтін сандар үштігін (HKL) анықтау, мұндағы n – шағылу реті.
Кристалл симметриясы төмендеген сайын индицирлеу есебі қиындай түседі,
себебі тәуелсіз параметрлер саны жоғарлайды [5, C.173-178,200-210].
Ең айқын рентгенограммалар кристалдық үлгілер үшін байқалады, ал
сұйықтықтар, шынылар және аморфты заттар тек шайылған дифракциялық
сақиналардың болғандығымен сипатталады және бұрышы өскенде олардың
интенсивтілігі тез арада түседі. Сөйтсе де, осындай дифрактограммаларды
талдай отыра, осы орталарда алыс реті жоқ, бірақ жақын реті орын алатын
құрылымы жөнінде кең ақпарат алуға болады.
Рентген құрылымдық талдау, металдарды және оның қоспаларын зерттеу
кезінде ерекше мәнге ие болады. Рентген сәулелерін қолдану құрылымдарды
анықтаумен шектелмейді. Дифракция құбылысын қолданудың басқа түрлері де
белгілі, олар – рентгенофазалық талдау және рентгендік микроскопия.
Рентгендік камера – фотопленкада дифракциялы рентгендік максимумды
барынша тіркеуге мүмкіндік беретін құрылғы. Рентгендік камераға
сәулеленудің көзі ретінде рентгендік трубка қызмет етеді. Рентген
камераларының қолдану бағытына байланысты конструктивті түрде әртүрлі бола
алады (монокристалдар мен поликристалдарды зерттеуге арналған рентгендік
камералар, шағын бұрышты рентгенограммаларды алуға арналған рентген
камералар, рентген топографиясына арналған рентгендік камера және т.б.).
Барлық рентгендік камералардың құрамында коллиматор (монохроматор немесе
сұрыпталған сорғыш фильтр), үлгіні орналастыру түйіні, фотопленкасы бар
касета (жалпақ немесе цилиндрлік), үлгінің қозғалу механизмі (кейде
кассеталар) болады
[5, C.150,196-197,229-234; 14, С.21-42]
Рентгендік дифрактометр дегеніміз иондық және сцинтилляционды тіркеу
әдісін қолданатын кристалдық объектіде шоғырланған рентгендік сәулеленудің
интенсивтілігі мен бағытын өлшеуге арналған құрылғы. Рентгендік
дифрактометр рентгендік сәулелену көзінен, зерттелетін үлгі орналастырған
рентгендік гониометрден, сәулелену детекторынан және электронды өлшеуші
–тіркеуіш құрылғысынан құралған. Рентгендік дифрактометрдегі үлгінің
дифракциялық суретін үлгі мен есептеуіштің айналуына байланысты болады.
Дифрактометрлерде Брэгг – Брентано мен Зееман–Болиннің фокустелу схемаларын
қолданады. Рентген камераларымен салыстырғанда рентгендік дифрактометр
жоғарғы дәлдікке, сезімталдыққа, экспрессивтілікке ие және ақпаратты алу
процесі толығымен автоматтандырылған болуы мүмкін [5, C.210 -219; 14, С.50-
59].

2.5 Рентгендік фазалық талдау
Сапалы және сандық рентгендік фазалық талдау. Талдау әдістері [5,
C.383-406].
Рентгендік фазалық талдау, өзімен сандық немесе сапалық сан анықтау
және әртүрлі қиындықты жүйелерде кристалдық фаза қатынастарын анықтауды
ұсынады. Кристалдық фаза түсінігі бір элементтің кеңістікті біртекті, тепе-
теңдік күйін анықтайды. Әдіс әрбір кристалдық фазаның дифракциондық
сақиналар мен олардың интенсивтілігінің орналасуының индивидуал,
қайталанбас суретін беруге негізделген. Сондықтан әртүрлі заттар
кристалдарының қоспаларын зерттегенде дифракциондық сурет оның сандық
құрамының интенсивтілігіне пропорционал дифрактограммаларының қосындысынан
тұрады.
Сапалы рентгендік фазалық талдау рентгендік спектр (hkl) сызығының І
интенсивтілігіне сәйкес келетін және кеңістік аралық қашықтық d(hkl)
мәндеріне сәйкес келетін кристалдық фазалар идентификациясына негізделген
[5, C.384-388].
Сандық талдау қоспадағы өзге фазалардың санын анықтауға негізделген,
оның ішінде: үлгі кристалдарының орташа өлшемін сызық профилінің анализі
бойынша өлшемінің үлесу функциясын анықтау; дифракциондық сызық пен осы
сызықтардың орнынан қозғалу профилінің анализін жүргізіп ішкі кернеуді
зерттеу; кристалдар орналасуының құрылымын зерттеу. Сандық рентгендік
талдау зерттелініп жатқан объектідегі сәйкес келуші фаза құрылымынан
тәуелді дифракционды шағылу интенсивтілігіне негізделген. Кристалдық
формаларды (фазаларды) идентификациялау үшін эталонды кристалдық үлгілерден
дифрактограммаларды алып немесе саны өте көп кристалдық заттардың
рентгенограммалық сызығының салыстырмалы интенсивтілігі мен кеңістік аралық
қашықтық жөнінде ақпаратқа ие арнайы кестелерді (ASTM картотекасымен, Финк
бағыттауышын) қолдану қажет. Рентгендік фазалық талдауда әдетте
дифракционды сурет ұнтақ әдісі шарттарындағы рентгендік кванттар
есептеуіштері көмегімен дифрактометрлі тіркеледі [5, C.388-393].
Зерттелетін кристалдық заттың фазалық құрамын анықтау тәжірибе арқылы
анықталған кеңістік аралық d және сәйкес келуші рентгенограмма I
интенсивтіліктерін осы өлшемдердің анықтаушы-анықтамаларда берілген
кестелік мәндерімен салыстыру әдісімен жүргізеді. Олардың сәйкес келуінде
заттың және оның кристалдық модификациясының дұрыс анықталғандығын
қорытады.
Сандық фазалық рентгендік талдаудың бірнеше әдістері әзірленген [5,
C.393-403].
Араластырып отыру әдісі (ішкі стандарттың) рентге-нограммадағы
сызықтардың интенсивтіліктері мен анықталатын фазаға тиісті саны қоспада
алдын-ала берілген эталонды зат үшін сызықтар интенсивтіліктерін
салыстыруға негізделген. Алдын-ала анықталатын фаза мен эталонды зат
ұнтағынан құралған әртүрлі құрамды қоспалар сериясы жасалынады. Қоспаның
рентгено-граммалық түсірілімі дифрактометрлерде немесе рентгендік
камераларда және фотоәдіс көмегімен түсірілген рентгенограммалар
сызықтарының қараюы немесе дифракционды сызықтардың интен-сивтіліктерін
өлшеу жүргізіледі. Осыдан кейін зерттелетін фаза концентрация
координатасында рентгенограммадағы зерттелетін фаза сызығының
интенсивтілігі мен эталонды заттың қатынасында градуирленген график құруға
болады.
Бұл әдістің дәлдігі зерттелетін және эталон заттарының ұсақталу
дәрежесі мен әбден араластырылуында, бұл заттардағы рентген сызықтарының
жұтылу коэффициенттерінің бір-біріне қаншалықты жақындауынан тәуелді
болады.
Экспресс-талдау үшін арнайы гомологиялық жұп әдісі ойлап табылған, ол
қоспалар мен қорытпалардағы рентген серияларын алу және интенсивтіліктері
бірдей әр түрлі фазалар сызықтарын анықтауға негізделген.
Егер компонеттер қоспасын дайындау мүмкін болмаса, онда үлгі мен
эталон түсірілімін тізбекті өткізетін тәуелсіз эталон (сыртқы эталон)
әдісін қолданады. Мысалы, оны бетінің бір бөлігіне фольга түріндегі
эталонды материал бекітілген, зерттелетін қоспаның цилиндрлік үлгісі үшін
орындауға болады. Цилиндрлік үлгіні айналдыру кезінде рентгендік сәулелер
зерттелетін бөліктен және эталоннан көп рет тізбекті түрде шағылады және
үлгі мен эталоннан бір уақытта рентгеннограммалар пайда болады. Сол кезде
эталоннан шағылу интенсивтілігі эталонның цилиндр бетінде, яғни фольга
енінде орын алатын доға ұзындығынан тәуелді болады. Эталон жолағының енін
өзгерте отырып, эталон және үлгі рентгенограммаларындағы әр түрлі индексті
сызықтар интенсив-тіліктерін сәйкестендіруге қол жеткізу арқылы сәйкес
келуші градуирленген графиктер құруға болады.
Салу әдісі зерттелетін үлгі рентгенограммасы мен таза түрде болатын
жеке құраушылардың рентгенограммаларын визуалды түрде салыстыруға
негізделген. Кейбір жағдайда сандық фазалық рентгендік талдауды эталонсыз
рентгенограмманы түсіру арқылы жасауға болады. Эталонсыз түсіру әдісі
ретгенограмма фазаларындағы сызықтар интенсивтілігі фазаның көлемдік
құрамының пропорционалдығына және рентгенограммадағы әрбір фаза сызығының
абсолют интенсивтілігін немесе әр түрлі фаза сызықтарының
интенсивтіліктерінің қатынасын өлшей отыра, әрбір фаза концентрациясын
анықтау мүмкіндігіне негізделген. Бұл әдістің қарапайымдылығына
қарамастан, оны қолдану шектеулі, себебі рентгенограммалардағы сызық
интенсивтілігі тек зерттелетін фазаның концентрациясынан ғана емес, сонымен
қатар фаза атомдарынан (атомдық көбейткіш), атомдардың орналасуынан
(құрылымдық көбейткіш), түсірудің геометриялық шарттарынан (бұрыштық
көбейткіштер) және атомдардың жылулық тербелісінен (жылулық көбейткіш)
тәуелді.
Неғұрлым жұтылу коэффициенті жоғары болса, соғұрлым талдаудың
сезімталдығы жоғары болады. Сондықтан қоспалардағы рентген сәулелерін қатты
жұтатын заттар әлсіз жұтатындарға қарағанда төмен концентрацияларда
кездеседі. Талдаудың сезімталдылығы кристалдардың ұсақталуында және ішкі
кернеу болғанда төмендейді.Рентгендік фазалық талдауды металтануда
(металдармен қоспалардың фазалық құрамын зерттеуде), минералогияда (күрделі
минералдардың құрамын анықтауда), химияда және химия технологияларында кең
пайдаланады.

6. Электронография және нейтронография
Заттардағы электрондар мен нейтрондардың шашырауы. Элект-
ронография және оның ерекшеліктері. Электронограф. Электроно-граммалар және
оның есептелінуі. Нейтронография. Эксперимент техникасы. [5, C.446-463].
Электронография [1, С. 432-469; 5, C.447-456] – ол зерттелетін үлгімен
үдетілген электрондардың шашырауына негізделген, зат құрылымын зерттеу
әдісі. Ол бу мен газдағы молекулалардың, сұйық пен аморф, кристалл
денелердің атомдық құрылымын зерттеу үшін қолданылады. Электронографияның
физикалық негізі электондардың дифракциясы болып табылады; зат арқылы
электрондар өткен кезде, толқындық қасиетке ие электрондар атомдарымен
әсерлесіп, оның нәтижесінде жеке дифрагирленген шоқтар пайда болады. Осы
шоқтардың интенсивтілікті және кеңістікті үлесуі, алынған үлгінің жеке
кристалдарының ориентациясы, өлшемдері сонымен қатар басқа құрылымдық
параметрлері мен атомдық құрылымдарымен қатаң сәйкестікте тұр.
Электрондардың затта шашырауы кристалдағы максимумдары атомдық ядроның
орналасуымен айқындалатын атомдардың электростатикалық потенциалымен
анықталады.
Электронографиялық зерттеулер арнайы аспаптарда жаса-лынады –
электронографтарда және электронды микроскоптарда; вакуумда электрондар
электрлік өріспен үдетілінеді, жарық бір шоққа фокусталынып, зат арқылы
өтетін электрондар фотоға түсірілінеді (электронограмма) немесе
фотоэлектрлік құрылғымен тіркелінеді. Электрлік кернеудің өлшеміне қарай
үдетілінетін электрондар жылдам электрондар дифракциясы анықталынады
(кернеу 30-50 кэв -1000 кэв және одан да көп), ал баяу электрондардың
дифракциясы (кернеуі бірнеше в-тан жүз в-қа дейін). Электронография
дифракциялық құрылымдық әдіске жатып, бірнеше ерекшеліктерге ие болады.
Электрондардың затпен күшті әсерлесуіне байланысты және электронографта
жарық шоқтардың пайда болуына байланысты электронограмманың экспозициясын
анықтауға бірнеше секундтар кетеді, бұл кристализацияны, құрылымды айналуды
зерттеуге мүмкіндік береді. Бір жағынан электрондардың затпен күшті
әсерлесуі заттың сәулелену қалыңдығын бірнеше мкм-ге қысқартады.
Электронография өте кішкентай кристалды күйдегі заттардың құрамын
зерттеуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар бұл әдіс рентген құрылымды талдау
әдісімен салыстырғанда ауыр атомдардың арасын-да жеңіл атомдарды зерттеуде
артықшылықтарға ие. Электроногра-фиялық зерттеуде суретке түсірудің екі
әдісі қолданылады: шағылу және жарық саңылау (өту) әдісі.
Электронограммалардың алынатын түрі зерттелетін заттың сипаттамасына
байланысты. Жұқа монокристалды пластинкалардан және өзара дұрыс байланысқан
кристалшықтардан тұратын қабыршақтың электронограммасы, нүкте немесе бір-
бірімен дұрыс орналасқан дақтар (рефлекс) түрінде құралған.
Кристалшықтардың қабыршақтың ішінде дара орналасуы бойынша белгілі бір
заңдылықпен шағылуы доға түрінде болады. Ретсіз орналасқан кристалшықтардан
тұратын үлгілерден алынған электронограммалар, дебаеграммаға сәйкес
бірқалыпты қараланған шеңберлерден, ал қозғалып бара жатқан фотопластикада
түсірілгенде (кинематикалық түсірілім) параллельді түзулерден тұрады.
Жоғарыда көрсетілген электронограммалардың типі серпімді, біртекті
артықшылықты шашырау (кристалмен энергия алмасуы болмайды) кезінде
байқалады. Бірнеше рет серпімсіз шашырау кезінде дифрагирленген шоқтардан
екінші ретті дифракционды суреттер пайда болады. Осындай электронограммалар
кикучи-электронограммалары (ең алғаш алған жапон физигінің атымен аталады)
деп аталады. Газ молекулаларының электронограммалары аз диффузиялық
ореолдар санынан құралады.
Нейтронография – нейтрондардың шашырауы көмегімен кристалдардың,
сұйықтықтардың, молекулалардың құрамын зерттейтін әдіс. Кристалдың атомдық
және магниттік құрылымы туралы ақпаратты нейтрондардың дифракциясы
экспериментінен, нейтрондар зерттелетін объектпен энергия алмасатын (бұл
жағдайда шашырау серпімсіз деп аталады) молекула және кристалдағы атомның
жылулық тербелісін – нейтрондардың шашырау экспериментінен алады.
Нейтронографиялық эксперимент ядродан шығарылатын нейтрондар
шоқтарында жүзеге асырылады. Нейтронографиялық аппаратура
(дифракторметрлер, әр типті нейтрондық спектрометрлер және т.с.с.) міндетті
түрде реакторға жақын нейтрондық шоқтар жолында орналастырылады. Ең қуатты
реакторлардағы шоқтарда нейтрондар ағынының тығыздығы рентген трубкасындағы
квант ағынының тығыздығынан бірнеше ретке аз, сондықтан нейтронографиялық
аппаратура, нейтронографиялық эксперимент қиын болады; осы себептен
рентгенографияға қарағанда нейтронографияда үлгілері үлкенірек болады.
Эксперименттерді интервалы үлкен температураларда (1-ден 1500 К-ге дейін
және одан жоғары), қысымдарда, магнит өрістерінде және т.б. жүргізуге
болады.
Нейтронограмма диффузиялық шашырау фонында когерентті ядролық немесе
магниттік шашырауы максимумдардарының қосындысы болып
келеді.Нейтронографияны дұрыс қолдану, нейтронның элементар бөлшек ретінде
бойында ерекше сәтті қасиеттерінің орын алуына негізделген. Қазіргі
нейтрондар көзі – ядролық реактор – кең диапазонды жылулық нейтрондар, 0,06
эВ аймағында максимум энергияны береді. Осы энергияға сәйкес нейтронның де-
Бройлдік толқын ұзындығы (~1 Å), кристалл және молекуладағы атомдар аралық
қашықтық мәнімен өлшенеді, бұл кристалда нейтрондар дифракциясын болу
мүмкіндік жасайды; осыған құрылымдық нейтронография әдісі негізделген.
Нейтронографияны қолайлы қолдану аймағы – бұл Z санына жақын элементтер
қосындысын зерттеу (рентген сәулелері үшін бұл элементтер айырмашылықсыз,
өйткені олардың электрондық қабыршақтары бірдей электрондар санынан
құралған). Шектік жағдай – бұл рентгенографиялық түрде абсолют
айырмашылықсыз, ал нейтрондар үшін әр түрлі элементтер ретінде
айырмашылықты берілген элементтің әр түрлі изотоптарының қосылуын зерттеу.
Құрылымдық нейтронографияда эксперименттен белгілі шартты түрде
құрылымдық амплитудалармен F(hkl) байланысқан когерентті шашыраудың
интенсивтіліктерінің максимумдарын l(hkl) (мұндағы h,k,l – Миллердің
кристаллографиялық индекстері) анықтайды. Осыдан кейін коэффициенттері
Фурье қатарлары көмегімен мәні коэффициенті F(hkl) мәндері болатын ядролық
тығыздық r (x,y,z) функциясы салынады. Қатарларды қосу (құрылымдық
талдаудың басқа да есептеулері сияқты) арнайы программалар бойынша тез
жұмыс істейтін ЭЕМ-да жасалынады. r (x,y,z) максимум функциялары атом
ядроларының орналасуына сәйкес келеді.

3 Спектрлік әдістер

3.1 Атомды спектрлік талдау
Атомдық спектрлер. АСТ-ның физикалық негізі. АСТ әдістері: сапалық
және сандық эмиссионді, атомды– абсорбциялық және атомды – флуоресценттік.
Аспаптар мен эксперимент техникасы.
Атомды спектрлік талдау (АСТ) жұтылу мен шығару атомды (ионды)
спектрлері бойынша үлгінің элементті құрамын анықтайды.
Сапалы АСТ-да зерттелетін заттан алынған спектрді арнайы кестелер мен
атластарда келтірілген элемент сызықтарының спектрімен салыстыруды жүзеге
асырады.
Сандық АСТ-ң негізінде анықталатын элементтің концентрациясын
байланыстыратын анықталатын қоспа I1 сызығы мен салыстыру I2 сызығының
интенсивтіліктерінің қатынасы жатыр:

(6)

мұндағы, а және b – зерттеу жолымен анықталатын тұрақтылар.

Атомды эмиссионды спектрлік талдау әдісі деп қоздыру көзі әсерінен
пайда болатын заттың құрамын атомдарының сәулеленуі спектрі бойынша анықтау
әдісін айтады (доға, шоқ және т.б.). Сәулелендірілетін заттың сәулелену
спектрлерін алу үшін оның құрамын шағылдыратын үлгіні алады да, оны
сәулелену көзіне кіргіздіреді (атомизатор). Осында қатты және сұйық үлгілер
буланады, қосынды диссоциирленеді және еркін атомдар (иондар) қозу күйіне
көшеді. Атом қозу күйінде қысқа уақыт ~10-7 – 10-8с болады және қалыпты
немесе аралық күйге оралады. Атом артық энергиясын фото немесе квант
жарығының сәулеленуі ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Зерттеудің физикалық әдістері
Химия пәнінен материалдар
Педагогикалық зерттеудің теориялық әдістері
Зерттеудің эмпирикалық әдістері
«Стандарттау» пәнінен оқу-әдістемелік материалдар
Педагогикалық зерттеудің әдістері
Зерттеудің теориялық және эмпирикалық әдістері
Эволциялық процестерді зерттеудің негізгі әдістері
Балалар неврологиясын зерттеудің негізгі әдістері
Физикалық тозудың коэффициенттерін анықтау әдістері
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь