Материалов
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО И
жүктеу/скачать 2,72 Mb. Pdf көрінісі
|
физико-химические методы исследования строительных материалов (3)
| 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО И
ФАЗОВОГО СОСТАВОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 3.1. Рентгенофазовый анализ 3.1.1. Теоретические основы Применение рентгеновского излучения для исследования твердых строительных материалов основано на том, что его длина волны сопоставима с расстоянием между упорядочено расположенными атомами в решетке кристаллов, которая для него является естественной дифракционной решеткой. Сущность рентгеновских методов анализа как раз и заключается в изучении дифракционной картины, получаемой при отражении рентгеновых лучей атомными плоскостями в структуре кристаллов [9]. Рентгеновское излучение – это поперечные электромагнитные колебания с длиной волны 10 -2 – 10 2 Å (ангстрем). В рентгеновских трубках для получения излучения используют столкновение электронов, ускоренных под действием высокого напряжения с металлическим антикатодом. Возникающие при этом рентгеновское излучение в зависимости от длины волны разделяют на жесткое [λ≤1 Å̇ ] и мягкое [λ>1Å]. Трехмерную решетку кристалла можно представить себе как совокупность параллельных равноудаленных друг от друга атомных плоскостей, образованных расположенными в них атомами. На рис. 3.1 показаны некоторые возможные атомные плоскости в различный типах кубической решетки. Все плоскости, одинаково ориентированные в пространстве, составляют семейство плоскостей, которые характеризуются так называемыми кристаллографическими индексами (или индексами Миллера). Под этими индексами, обозначаемыми в общем случае как hkl, понимаются три простых числа, обратно пропорциональных отрезкам, отсекаемым любой плоскостью данного семейства на кристаллографических координатных осях (х,у,z), и выраженных по каждой оси в соответствующих осевых единицах. Индексы h,k,l получаются, если величины, обратные указанным отрезкам, привести к общему знаменателю, 50 а затем отбросить его. Координатные оси обычно выбираются так, чтобы они были параллельны ребрам элементарной ячейки (а, b, с), а осевой единицей по каждой оси является соответствующий период идентичности (параметр решетки). Совокупность индексов плоскости, взятая в круглые скобки (hkl), называется символом плоскости. Если плоскость пересекает кристаллографическую ось в отрицательном направлении, над соответствующим индексом ставится знак «минус». Для плоскостей, параллельных какой-либо оси, соответствующий индекс равен нулю (отсекаемый отрезок равен бесконечности). Рис. 3.1. Возможные атомные плоскости в кубической решетке: Каждое семейство плоскостей с индексами (hkl) характеризуется своим межплоскостным расстоянием d, т. е. расстоянием между двумя соседними параллельными плоскостями (рис.3.2). Межплоскостные расстояния - важнейшие структурные характеристики кристаллического вещества. В сложных решетках, состоящих как бы из нескольких простых, межплоскостное расстояние данного семейства плоскостей равно расстоянию между соседними 51 параллельными кристаллографически идентичными плоскостями, принадлежащими одной простой решетке. В рентгенографическом анализе межплоскостные расстояния принято выражать как функции индексов (hkl). Рис. 3.2. Cемейства плоскостей, параллельных оси c, с разными индексами где d - межплоскостное расстояние, θ – угол скольжения (брэгговский угол), n – порядок дифракционного максимума, λ – длина волны. В основе рентгенографического анализа лежит уравнение Вульфа- Брегга, связывающее угол θ падения или отражения на атомную плоскость рентгеновского луча с его длиной волны λ и величиной межплоскостного расстояния d: nλ=2d∙sinθ где п — целое число (1,2,3 и т. д.), называемое порядком спектра или порядком отражения. Отраженный пучок рентгеновских лучей, который может быть зарегистрирован, возникает лишь в том случае, если будет соблюдаться указанное равенство. Лучи, отраженные во всех других направлениях и под другими углами, не удовлетворяющими уравнению Вульфа - Брегга, взаимно погашаются. жүктеу/скачать 2,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|