Рентген сәулелерінің атомдардан шағылуы. Шағылудың атомдық факторы және оның қасиеттері

Дифракцияның геометриясын Вульф-Брэггтердiң теңдеуiмен өрнектейдi

2d_hkl*sin = n,

    Бұл теңдеу үш өлшемдi байланыстырады:  - рентгендiк сәулеленудiң толқын ұзындығын,  - рентген сәулелерiнiң шағылу бұрышын  және d_hkl - жазықтық аралық ара-қашықтықты.

Қаншалықты кристалдық зат  - жазықтық аралық ара-қашықтықтарының мәндерiмен берiлген белгiлi бiр ұқсас жазықтықтардың жиынтығымен сипатталатындықтан, соншалықты дифракциялық суреттi алу үшiн тұрақты бұрыштағы  әр түрлi толқын ұзындықтарын _i қолдану керек немесе тұрақты толқын (=const) ұзындықтағы _i бұрышты өзгерту керек.

Бұл шарттар үш негiзгi рентген құрылымдық талдаудың негізінде жатыр:

- түсірілімді қозғалмайтын кристалдың полихроматты (тұтас) спектрінде немесе Лауэ әдiсiмен түсiрілуi;

- айналмалы (тербелмелi) кристалдың параллель шоғырындағы монохроматты (сипаттамалық) сәулеленудiң түсiрілуi;

- түсірілімді поликристалды үлгiнiң параллель шоғырындағы монохроматты (сипаттамалық) сәулеленумен немесе Дебай-Шерердiң (ұнтақ әдiсi) әдiсiмен түсiрілуi.

Лауэ әдiсiн немесе қозғалмайтын кристалл әдiciн кристалдың бағдарын, кристалдың симметриясын, кристалдық құрылымның кейбiр ақауларын анықтау үшiн қолданады.

Лауэ әдiсiмен қозғалмайтын кристалдан рентгенограмманы алу үшiн РКСО камерасын (15.1 – сурет), РКВ және РКОП камераларын да қолдануға болады. Бұл камералардың барлығы дифракция үшiн рентген сәулелердiң көзiн (рентген түтiкшенiң), зерттеу объектiнiң (үлгiнiң) және фотопленканың өзара орналасуының шарттарын қамтамасыз етедi.

1 - диафрагма; 2 - үлгi; 3 - гониметриялық бас; 4 - пленкасы бар кассета

Камералардың негiзгi түйiндерi: коллиматор, үлгiнiң орнату  түйiнi - гонимертиялық бас, фотопленкасы бар кассета, үлгінiң орын ауыстыруы үшiн механизм, бұрыштардың бұрылуын және үлгiнiң еңкеюiн санайтын жабдық.

Лауэ әдiсi екi нұсқада қолданылады: лауэграммаларды алу үшiн тура түсiру және эпиграммаларды алу үшiн керi түсiру.

а) жарыққа (лауэграмма); б) шағылуға (эпиграмма); F - рентгендiк түтiкшенiң фокусы; K - диафрагмалар; O - үлгi; Пл - пленка

Пленкадағы дифракциялық сәулелердің дақ - iздерiнiң орналасуы бiрiншi реттi шоғырдың бағытымен бағыттас кристалл симметриясына сәйкес келедi. Бiрнеше рентгенограммалардың түсiрiлімі кристалдың симметриясын анықтауға мүмкiндiк беретiні айқын. Бұл әдiстiң өзіне тән ерекшелегi болып саналады. Бiрақ-та бұл әдiстiң металлургиялық зерттеулерде тәжiрибе жүзінде қолданылуының ең бастысы - эпиграммалар түсiрілімдері арқылы бөлек түйiршiктердiң бағдарын анықтау жолымен материалдардың ірі түйiршiктi құрылымын анықтау (мысалы, трансформаторлы болат үшін).

Лаэуграммалар мен эпиграммалар кристалдың керi торының кескінi болып табылады.

Лауэ әдiсiнде дифракциялық суреттiң ерекшелiктерiн қарастыру үшiн толқын ұзындықтарымен ₀ (қысқа толқынды шекара) және _m (ұзын толқынды шекара)  шектелген үздiксiз спектр үшiн керi тордың және Эвальд сферасының (15.3 – сурет) құрылысын жасайық. Радиустары 1/₀ және 1/_m сфералардың арасына кiрген әрбiр түйiршiк мiндеттi түрде таралу берiлген интервал үшiн мүмкiн болатын сфералардың біреуімен міндетті түрде қиылысады. Бұл сәйкес келетiн дифракциялық максимумның пайда болуына жауап бередi. Сонымен, екi шеткi сфералар арасындағы орналасқан түйiндер шағылудың тиiмдi аймағын құрайды.

15.3 - сурет – Лауэ әдiсiндегi түрлi тәртiптерде шағылуының геометриялық интерпретациясы

Тиiмдi аймақты рентген түтiктегi кернеудi ₀ - азайту жолымен арттыруға болады. Ұзын толқынды сәулеленудi жұтатын фильтрдi шектеу көмегiмен _m - тиiмдi аймақты азайтуға болады.

Дифракциялық дақтар лауэграммаларда эллипстер бойынша және басқа конустық қималарда орналасады. Дақтардың осындай заңдылықпен орналасуының себебi – кристалдың құрылымы болып табылады. 

15.4 - сурет – а) лауэграммалардағы және б) эпиграммалардағы зональдi қисықтарға түсiндiрме ретінде

Пленканың өлшемдерi шектелгендiктен, оның үстiнде барлық дифракциялық максимумдардың тiркелуi мүмкiн емес. Фотопленкаға тек төрт қабырғалы пирамидаға түскен дифракциялық сәулелер ғана түседi, пирамиданың табаны - пленка, ал төбесi – кристалл.

Сонымен, лаэуграммалардың пайда болу геометриясының негiзгi ерекшелiктерi:

- кристалдық зонаға кiретiн ұқсас жазықтықтардың жиынтығы, кристалдың орналасу нүктесiндегі төбесiмен конустың бетiнде жатқан бағыттардың  максимумын құрайды және пайда болғаны бірінші реттік шоғырдың бағытымен сәйкес келеді. Осы конусты қиятын және бiрiншi реттi шоғырға перпендикуляр орналасқан жалпақ пленкада дифракциялық максимумдар екiншi реттi қисықтарға орналасады;

- 2d<_min болатын ұқсас жазықтықтардың жиынтығы дифракциялық суреттiң құрылуына қатыспайды. Толқынның минимальдi ұзындығы рентген түтiкшеге жүктелген кернеумен анықталады, сондықтан осы кернеудiң жоғарлауымен, рентгенограммадағы рефлекстердiң саны өсiп отырады;

- зонаның өсiн бiрiншi реттi сәулемен сыйыстырғанда «соқыр» аймағы пайда  болады, орталық дақты айнала (алғашқы шоғырдың іздері) рефлекстер болмайды. Бұл аймақтың радиусы r зонаның өсi бойымен P - қайталану периодынан, _min – ден, сонымен қатар кристалдан пленкаға дейінгі арақашықтықтан байланысты.