Wykład 1
Wykład 1
Promieniowanie
Promieniowanie
rentgenowskie
rentgenowskie
Widmo promieniowania
Widmo promieniowania
rentgenowskiego:
rentgenowskiego:
ciągłe i charakterystyczne
ciągłe i charakterystyczne
Widmo emisyjne
Widmo emisyjne
promieniowania
promieniowania
rentgenowskiego:
rentgenowskiego:
-promieniowanie
charakterystyczne
-promieniowanie ciągłe (białe)
Prawo Moseley`a
(zależność między długością fali
a liczbą
atomową Z):
1/ = R(Z - )
2
(1/n
2
k
– 1/n
2
p
)
R-stała Rydberga; n – główna liczba
kwantowa
- stała ekranowania, =1 dla serii K
Otrzymywanie
Otrzymywanie
charakterystycznego
charakterystycznego
promieniowania rentgenowskiego
promieniowania rentgenowskiego
promieniowanie rentgenowskie:
0.05 - 500 Å
metody rentgenograficzne:
0.2 -
2.5 Å
(badania strukturalne)
•
stosuje się liniowe lub punktowe ognisko anody
stosuje się liniowe lub punktowe ognisko anody
(zależne od ustawienia lampy);
(zależne od ustawienia lampy);
•
można zmieniać sposób oświetlenia próbki, stosując
można zmieniać sposób oświetlenia próbki, stosując
odpowiednie układy szczelin na drodze wiązki
odpowiednie układy szczelin na drodze wiązki
pierwotnej:
pierwotnej:
- zmiana szerokości szczeliny wraz ze zmianą kąta
- zmiana szerokości szczeliny wraz ze zmianą kąta
padania wiązki w celu zachowania stałego pola
padania wiązki w celu zachowania stałego pola
oświetlenia próbki,
oświetlenia próbki,
- stała szerokość szczeliny i jednoczesna zmiana pola
- stała szerokość szczeliny i jednoczesna zmiana pola
oświetlenia próbki wraz ze zmianą kąta padania
oświetlenia próbki wraz ze zmianą kąta padania
Monochromatyzacja promieniowania
Monochromatyzacja promieniowania
rentgenowskiego
rentgenowskiego
Zastosowanie filtrów
Monochromatory promieniowania X
Monochromatory promieniowania X
na przykładzie monochromatora
na przykładzie monochromatora
Johanssona
Johanssona
W monochromatorach (odpowiednio wypolerowanych
monokryształach)
wykorzystuje
się
odbicie
wiązki
promieniowania X na powierzchni kryształu, równoległej
do wybranej płaszczyzny d
hkl
. Warunkiem ogniskowania
jest konieczność umieszczenia na jednym okręgu
ogniskowania (okręgu Rolanda lub fokusacji) punktowego
żródła promieniowania, monokryształu i ogniska.
Monochromatory
(monokryształy lub
steksturyzowane polikryształy)
płaskie wygięte
Zjawiska zachodzące przy
Zjawiska zachodzące przy
przechodzeniu promieniowania
przechodzeniu promieniowania
rentgenowskiego przez materię
rentgenowskiego przez materię
rozpraszanie
rozpraszanie
niekoherentne
niekoherentne
promieniowanie
rentgenowskie
MATERIA
fluorescencja
fluorescencja
absorpcja
absorpcja
załamanie
załamanie
rozpraszanie koherentne
rozpraszanie koherentne
Rozpraszanie promieniowania
Rozpraszanie promieniowania
rentgenowskiego
rentgenowskiego
Rozpraszanie
Rozpraszanie
koherentne:
koherentne:
gdy elektrony zachowują
się jak oscylatory - (drgając
i
emitując
fotony
promieniowania
pod
wpływem
padających
promieni X), wysyłają falę
o tej samej długości i
częstości,
jak
promieniowanie padające,
tylko przesuniętą w fazie, -
mówimy o rozpraszaniu
spójnym
(sprężystym,
koherentnym),
które,
rozchodząc
się
we
wszystkich
kierunkach,
może ze sobą interferować.
Wykorzystanie:
dyfraktometria
rentgenowska
Rozpraszanie
Rozpraszanie
niekoherentne:
niekoherentne:
(comptonowskie)
(comptonowskie)
jeśli emitowane są fotony o
mniejszej energii niż w
wiązce
padającej,
to
efektem będzie otrzymanie
promieniowania o większej
długości fali, zjawisko to
nazywamy
rozpraszaniem
niespójnym,
takie
promieniowanie nie może
interferować, konsekwencją
tego typu rozpraszania jest
powstanie
ciągłego
tła
promieniowania.
Fluorescencja
Fluorescencja
Fluorescencja:
Fluorescencja:
absorpcja
odpowiednich
kwantów
promieniowania
rentgenowskiego
z
jednoczesnym
wzbudzeniem
elektronów na wewnętrznych powłokach atomów. Energia
padającego fotonu musi być na tyle duża, aby spowodować
usunięcie elektronu z wewnętrznej powłoki i nadanie mu
jednocześnie pewnej energii kinetycznej, powstająca w ten
sposób luka na wewnętrznej powłoce jest zapełniana
dzięki przejściom elektronów z kolejnych powłok,
dozwolonych przez reguły wyboru (sformułowane przez
mechanikę kwantową), efektem przejścia elektronu z
poziomu o wyższej energii na niższy poziom energetyczny
jest foton wtórnego promieniowania rentgenowskiego,
odpowiadający charakterystycznej dla danego pierwiastka
różnicy energii między tymi poziomami.
Wykorzystanie: analiza chemiczna
Absorpcja i załamanie
Absorpcja i załamanie
Absorpcja
Absorpcja
energia,
związana
z
kwantami
promieniowania,
pochłaniana jest przez
elektrony
powłok
wewnętrznych
w
atomach, zdolność do
absorpcji
promieni
X
rośnie z liczbą atomową
pierwiastka,
„cięższe”
atomy
absorbują
promieniowanie
rentgenowskie
w
większym stopniu, niż
atomy „lekkie”.
Wykorzystanie:
prześwietlenie,
tomografia
komputerowa
Załamanie
Załamanie
wiązka
promieni
rentgenowskich
ulega
załamaniu
przy
przechodzeniu z jednego
ośrodka do drugiego, dla
promieni rentgenowskich
współczynnik
refrakcji
jest bliski jedności, co
pozwala pominąć efekt
załamania
w
dalszych
rozważaniach.
Teoria Laue`go – ugięcie promieni X
Teoria Laue`go – ugięcie promieni X
na prostych sieciowych
na prostych sieciowych
AB = t
1
cos
CD = t
1
cos
0
gdzie:
t
1
– translacja na prostej
sieciowej;
0
– kąt między wiązką a
prostą sieciową;
α - kąt między wiązką ugiętą
a prostą sieciową
AB – CD = t
1
(cos - cos
0
)
AB – CD = t
1
(cos - cos
0
) =
n
H
H
= a
= a
0
0
(cos
(cos
- cos
- cos
0
0
)
)
K
K
= b
= b
0
0
(cos
(cos
- cos
- cos
0
0
)
)
L
L
= c
= c
0
0
(cos
(cos
- cos
- cos
0
0
)
)
o
,
o
,
o
– kąty miedzy wiązką
padającą a odpowiednimi prostymi
sieciowymi;
, , - kąty miedzy wiązką ugiętą a
odpowiednimi prostymi sieciowymi;
t
1
, t
2
, t
3
– długości wektorów
translacji na rozważanych trzech
prostych sieciowych;
H, K, L – liczby całkowite,
n =2 d
hkl
sin
Teoria Braggów-Wulfa – ugięcie
Teoria Braggów-Wulfa – ugięcie
promieni X na płaszczyznach
promieni X na płaszczyznach
sieciowych
sieciowych
S = AB + BC = n
AB = d
hkl
sin
BC = d
hkl
sin
gdzie:
d
hkl
– odległość
międzypłaszczyznowa;
- kąt odbłysku;
n
– liczba całkowita, rząd refleksu
ugięcia);
- długość fali;
S
– różnica dróg optycznych.
Document Outline