1. Budowa atomu: różne koncepcje:

Demokryt (IV w.p.n.e)

• materia złożona jest z niepodzielnych, niewielkich cząstek zwanych atomami (od 'atomos' - 'niepodzielny')

• atom posiada masę, kształt, konkretną orientację i punkt położenia w przestrzeni

• atomy nie są identyczne - mają różne wielkości i kształty, które odpowiadają za cechy poszczególnych przedmiotów

• wszechświat według Demokryta to ciągłe grupowanie się i rozpraszanie atomów pozostających w nieustannym ruchu.

Dalton (XIX w)

• zauważa, że istnieją substancje zbudowane wyłącznie z jednego rodzaju atomów --> nazywa je pierwiastkami chemicznymi

• atom jako najmniejsza i niepodzielna część pierwiastka

• tyle rodzajów atomów, ile jest rodzajów pierwiastków

• atomy takich samych lub różnych pierwiastków mogą łączyć się ze sobą dając grupy atomów – cząsteczki

• zbiór atomów lub cząsteczek składających się z jednego rodzaju atomów - substancja prosta, natomiast zbiór cząsteczek złożonych z dwóch lub większej ilości różnego rodzaju atomów – substancja złożona.

• atomy różnych pierwiastków mają różne masy

• za jednostkę masy atomów przyjął masę atomu wodoru

Thomson (1896r)

• odkrycie elektronu; jądro o dodatnim ładunku

• ilość elektronów wchodzących w skład danego atomu charakteryzuje dany pierwiastek

• atom jako ciasto z rodzynkami - atom jest zbudowany z jednorodnej kuli naładowanej dodatnio, wewnątrz której znajdują się ujemnie naładowane elektrony

• model obalony przez eksperyment ze złotą folią Rutherforda

Rutherford (1911r):

• ładunek dodatni zgromadzony jest w niewielkim, a przez to bardzo gęstym jądrze, gromadzącym większość masy atomu

• ujemnie naładowane elektrony okrążają jądro, podobnie jak planety okrążają Słońce

Niels Bohr (1913r.)

Sprzeczności wynikające z koncepcji Rutherforda usunął Niels Bohr proponując nowy kwantowy model budowy atomu. Klasyczny obraz planetarnego atomu zbudowanego z masywnego jądra i krążących wokół niego pod wpływem siły kulombowskiej elektronów Bohr rozszerzył o nowe kwantowe postulaty:

• POSTULATY:

  • Elektron może poruszać się tylko po pewnych dozwolonych orbitach, zamiast nieskończonej liczby orbit dozwolonych z punktu mechaniki klasycznej [innymi słowy: elektrony poruszają się po stałych orbitach]

  • Elektron może emitować lub pochłaniać promieniowanie elektromagnetyczne tylko podczas przejść z jednej dozwolonej orbity na inną. Energia ta jest wysyłana lub pochłaniana w postaci kwantu (porcji) o wartości równej różnicy energii elektronu na tych dwóch orbitach [innymi słowy: emisja kwantu promieniowania jest możliwa tylko w przypadku przeskoku elektronu]

  • Pomimo, że elektron doznaje przyspieszenia (poruszając się po takiej orbicie), to jednak nie wypromieniowuje energii. A zatem jego całkowita energia pozostaje stała.

Stany energetyczne elektronu w atomie:

• Główna liczba kwantowa (n): opisuje energię elektronu. W praktyce to numer powłoki elektronowej. Za pomocą głównej liczby kwantowej można obliczyć maksymalną liczbę elektronów na danej powłoce (2n² = maksymalna liczba elektronów na danej powłoce) Im liczba n jest większa, tym większa jest chmura elektronowa

• Poboczna liczba kwantowa (l): określa wartość bezwzględną orbitalnego momentu pędu elektronu. W praktyce oznacza numer podpowłoki, do której przypisany jest elektron

• Magnetyczna liczba kwantowa (m): opisuje rzut orbitalnego momentu pędu na wybraną oś

• Spinowa liczba kwantowa ( ): ujmuje wpływ pola magnetycznego wytwarzanego przez elektron obracającego się wokół własnej osi

2. Wiązania w kryształach (rodzaje, właściwości, przykłady) :

• Jonowe:

• duża rezystywność

• duża odporność cieplna

• kruchość i duża twardość

• wysoka temperatura topienia

• przezroczystość

• różne zabarwienie

Przykłady Wizan jonowych : NaCl (640kJ/mol), MgO (1000kJ/mol), (warunkiem powstania tych wiązań jest duża różnica elektroujemności, tj. zdolności do przyłączania elektronów)

• Atomowe (kowalencyjne)

  • bardzo silne wiązania

  • wysoka temperatura topnienia

  • duża wytrzymałość mechaniczna

  • nie przewodzą prądu lub są półprzewodnikami

Przykłady wiązań jonowych: Si (450kJ/mol), C diament (713kJ/mol) [HCl , O₂, N₂, H₂, C₂H₄]

• Metaliczne

• stosunkowo duża energia wiązania, ale słabsze od wiązań jonowych i kowalencyjnych

• względnie duże odległości pomiędzy atomami

• dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne

• plastyczność

• metaliczny połyk

• (krystalizują w układach gęstego upakowania)

Przykłady wiązań metalicznych: tam, gdzie występują swobodne elektrony walencyjne stanowiące wspólną własność wszystkich atomów, np. pomiędzy atomami Fe (406 kJ/mol), Hg (68kJ/mol), Al (324 kJ/mol), W (849 kJ/mol)

• Wiązania Van der Waalsa

  • są wynikiem przyciągania siłami Coulomba między dodatnim końcem jednego a ujemnym końcem drugiego dipola

  • 10³-10⁴ słabsze niż wiązania atomowe

  • obecność wiązań wtórnych (a takimi są wiązania Van der Waalsa) może być stwierdzona, jeżeli występuje choć jedno z trzech wiązań pierwotnych (jonowych, kowalencyjnych lub metalicznych)

Przykład: wiązania te są odpowiedzialne za skraplanie gazów szlachetnych: Ar (7,7kJ/mol) ; Cl₂ (31 kJ/mol)

• Wiązanie siłami Londona

  • okresowa zmiana ładunków w cząsteczkach

  • mają wpływ na temperaturę wrzenia i topnienia gazów szlachetnych

  • mają wpływ na stan skupienia węglowodorów

• Wiązania wodorowe

• stosunkowo słabe wiązanie chemiczne (~0,1 eV)

• dwa jony (grupy) powiązane poprzez atom wodoru (przyciąganie elektrostatyczne między atomem wodoru i elektroujemnym atomem zawierającym wolne pary elektronowe

• występuje ono między cząsteczkami, w których wodór jest kowalencyjnie związany z fluorem (HF), tlenem (H₂O) lub azotem (NH₃)

Przykład wiązania wodorowego: ferroelektryki, woda, NH₃, DNA

3. Budowa materiałów:

• Ciała amorficzne (niekrystaliczne):

• nie posiadają budowy krystalicznej

• charakteryzują się uporządkowaniem bliskiego zasięgu

• wykazują chaotyczne rozmieszczenie atomów, podobnie jak w cieczach z tym, że atomy nie mogą się swobodnie poruszać

• nie mają określonej temperatury topnienia

• Ciała krystaliczne:

  • atomy są ułożone w okresowo powtarzających się odstępach, w co najmniej trzech nierównoległych kierunkach

  • każda prosta łącząca środki dowolnych dwóch atomów w krysztale jest nazywana prostą sieciową

  • najbliższa odległość atomów na prostej sieciowej w sieci prymitywnej nosi nazwę parametru sieci

  • Przesunięcie, tzw. translacja prostej sieciowej, o period identyczności w kierunku różnym od kierunku prostej powoduje znalezienie płaszczyzny sieciowej

  • Elementami sieci przestrzennej są :

    • płaszczyzny sieciowe

    • proste sieciowe, będące śladami przecięcia płaszczyzn sieciowych

    • węzły sieci, stanowiące punkty przecięcia prostych sieciowych (węzły sieci prymitywnej odpowiadają położeniu środków atomów kryształu)

• Struktury krystaliczne: LiH, MgO, MnO, NaCl, AgBr, PbS, KCl, KBr

• Monokryształy:

• charakteryzują się prawidłowym rozmieszczeniem przestrzennym atomów z zachowaniem jednakowej orientacji wszystkich elementarnych komórek sieciowych w całej objętości kryształu

• są to ciała anizotropowe

• materiały rzadko wykazują strukturę monokryształów

Materiały techniczne są zwykle polikryształami

• Polikryształy

• składają się z ziaren, z których każde ma w przybliżeniu prawidłową strukturę krystaliczną

• orientacja poszczególnych kryształów jest przypadkowa, co powoduje, że ciała polikrystaliczne są quasi-izotropowe

• wielkość ziaren w metalach technicznych wynosi 1-100 μm

• w obrębie ziarna można wyróżnić podziarna ułożone względem siebie pod małymi kątami, od kilku minut do kilku stopni

• Komórka elementarna:

• najmniejsza, powtarzalna część struktury kryształu

• powtarza się we wszystkich trzech kierunkach

• długość krawędzi komórki elementarnej (a,b,c) oraz kąty pomiędzy nimi nazywane są stałymi sieciowymi lub parametrami sieciowymi

• kąt alfa pomiędzy krawędzią b i c, kąt beta pomiędzy krawędzią a i c, kąt gamma pomiędzy a i b

• powtarzanie komórki elementarnej – ściana do ściany - w trzech wymiarach tworzy cała strukturę krystaliczną

• istnieje siedem różniących się kształtem komórek elementarnych - siedem układów krystalograficznych:

1. regularny: ;

2. tetragonalny:

3. rombowy: ;

4. trygonalny (romboedryczny): ;

5. heksagonalny: ;

6. jednoskośny: ;

7. trójskośny: ;

• Istnieje czternaście sieci Bravais’go:

• Regularna: prymitywna, przestrzennie centrowana, ściennie centrowana

• Tetragonalna: prymitywna, przestrzennie centrowana,

• Rombowa: prymitywna, przestrzennie centrowana, o centrowanej podstawie, ściennie centrowana

• Trygonalna

• Heksagonalna

• Jednoskośna: prymitywna, o centrowanej podstawie

• Trójskośna

4. Wady struktury krystalicznej (występowanie defektów struktury jest odpowiedzialne za szereg charakterystycznych cech ciał krystalicznych)
   
   
   

   • Defekty punktowe:
     
     
     

     • odpowiadają za szybkość dyfuzji atomów w sieci

     • to wakanse (luki) oraz atomy międzywęzłowe

     • wakans to brak atomu w węźle sieci krystalicznej. Mechanizm powstania wakansów zależy od miejsca zajmowanego przez atom wytrącony z położenia równowagi. W modelu Frenkla atom z węzła sieci zajmuje położenie międzywęzłowe, natomiast w modelu Schottky`ego dokonuje on wyjścia na swobodną powierzchnię kryształu.

     • Defektami punktowymi są także atomy obcych pierwiastków, które mogą zajmować położenia międzywęzłowe lub węzłowe (atomy substytucyjne)

     • atomy międzywęzłowe wywołują wzrost parametru sieci (ekspansję) i lokalne naprężenia ściskające

     • atomy substytucyjne: większe od atomów rozpuszczalnika wywołują ekspansję i naprężenia ściskające, a mniejsze kontrakcję i naprężenia rozciągające.
       
       
       

   • Defekty liniowe (dyslokacje)
     
     
     

     • odpowiadają za odkształcanie tworzyw metalowych pod wpływem sił znacznie niższych od powodujących zniszczenie (dekohezję) materiału, ale także za plastyczność metali
       
       
       

   • dyslokacja krawędziowa: zaburzenie struktury kryształu powstające wskutek utworzenia się dodatkowej półpłaszczyzny (lub wyjęcie takiej półpłaszczyzny), zwanej ekstra płaszczyzną. Szereg atomów kończących półpłaszczyznę nazywa się osią dyslokacji. W zależności od położenia dodatkowej półpłaszczyzny, dyslokacje mogą być dodatnie (┴) i ujemne (┬).Wielkość dyslokacji i wywołane nią odkształcenie charakteryzuje wektor Burgersa b. Jeżeli w krysztale wokół osi dyslokacji wykreślić kontur Burgersa, to pozostanie on niedomknięty. Domknięcie można uzyskać, wykreślając wektor Burgersa skierowany przeciwnie do kierunku ostatniego odcinka. Kierunek wektora Burgersa jest prostopadły do linii dyslokacji krawędziowej i w przypadku dyslokacji doskonałej ma wartość równą odległości między dwoma najbliższymi atomami.
     
     
     

   • dyslokacja śrubowa: defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej. Wektor Burgersa jest równoległy do linii dyslokacji. Dyslokację określa się jako dodatnią, gdy kontur Franka-Burgersa wykazuje układ prawoskrętny (+) lub ujemną, gdy wykazuje układ lewoskrętny (-)
     
     
     

5. Wskaźnikowanie płaszczyzn (wskaźniki Millera)
   
   W celu oznaczenia płaszczyzny sieciowej należy określić liczby periodów identyczności, odciętych przez daną płaszczyznę na poszczególnych osiach układu współrzędnych x, y, z, wyznaczyć ich odwrotność i następnie otrzymane ułamki sprowadzić do wspólnego mianownika. Liczniki ułamków o wspólnym mianowniku oznaczone odpowiednio h, k, l stanowią wskaźniki sieciowe płaszczyzny. Wskaźniki Millera płaszczyzny podaje się w nawiasach okrągłych (hkl), np. (110), a wskaźniki rodziny płaszczyzn w klamrach, np. {111}. Płaszczyzna równoległa do jednej z osi układu współrzędnych przecina ją w nieskończoności. Ponieważ period identyczności sieci w kierunku tej osi, np. a, podzielony przez odciętą na tej osi = 0, wskaźnik h jest równy zeru. Gdy płaszczyzna przecina daną oś przy wartościach ujemnych, to wskaźnik przyjmuje znak minus zapisywany nad wskaźnikiem, podobnie jak w przypadku kierunków krystalograficznych.

6. Dyfraktometr rentgenowski:

Dyfraktometr – przyrząd pomiarowy służący do analizy struktury substancji krystalicznych na podstawie ich obrazów dyfrakcyjnych.

D yfraktometr rejestruje kierunki (kąty odbłysku) oraz natężenia ugiętych wiązek promieniowania. W zależności od rodzaju użytego promieniowania dyfraktometry dzieli się na rentgenowskie (stosowane najczęściej), neutronowe i elektronowe.

Rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje dyfraktometrów rentgenowskich:

• służące do badania monokryształów – jest to podstawowe narzędzie w rentgenografii strukturalnej

• służące do badania ciał polikrystalicznych (proszków)

Współczesne dyfraktometry wyposaża się w komputer sterujący jego pracą oraz zbierający i przetwarzający uzyskane dane.

Elementy składowe dyfraktometru (aparatu rentgenowskiego):

_ źródło promieniowania X,

_ monochromatory i/lub filtry,

_ szczeliny i kolimatory,

_goniometr,

_ zwierciadła ogniskujące,

_ detektor (detektory).

• Kolimatora, ustawiającego i selekcjonującego równoległą wiązkę promieni X (składa się z kilkudziesięciu równoległych metalowych płytek)

• Komputera, sterującego goniometrem, oraz zbierającego dane z licznika. Często cały system jest zautomatyzowany, czyli komputer steruje również zasilaniem lampy rentgenowskiej wymianą filtru, prowadzeniem pomiaru.

Oddziaływanie promieni X z materią

Absorpcja promieniowania rentgenowskiego

• Fluorescencja rentgenowska

• Rozproszenie promieniowania rentgenowskiego

• Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego

Źródła promieniowania X: Lampa rentgenowska

Najczęściej stosowanym źródłem promieniowania rentgenowskiego jest lampa rentgenowska (bańka próżniowa

wykonana ze specjalnego szkła). Ponieważ największa część energii elektronów zostaje przekształcona w energię cieplną (ok.1% energii zamieniany jest na promieniowanie X), szkło podlega olbrzymim obciążeniom. W ognisku lampy na elemencie anodowym powstają temperatury do 2700 °C. Część szklana nie może się odkształcać w wyniku działania wysokiej temperatury, musi też wytrzymywać obciążenia mechaniczne.

Lampa rentgenowska w trakcie pracy podlega ciągłemu chłodzeniu.

Źródła promieniowania X: Synchrotron

Synchrotron – szczególny typ cyklotronu (akceleratora cyklicznego), w którym cząstki są przyspieszane w polu elektrycznym wzbudzanym w szczelinach rezonatorów synchronicznie do czasu ich obiegu. W synchrotronie przyspieszane cząstki krążą w polu magnetycznym. W miarę wzrostu energii przyspieszanych cząstek, pole magnetyczne jest zwiększane, by zachować stały promień obiegu cząstek.

Schemat goniometru kołowego i zasada oogniskowania wiązki metodą Bragg-Brenano

Rentgenogram substancji amorficznej

- brak wyraźnych refleksów na rentgenogramie,

- obecność tzw. amorficznego „halo”,

- intensywność maksymalna kilka – kilkadziesiąt razy mniejsza niż

w przypadku rentgenogramu próbek krystalicznych,

- wysoki poziom „szumów” tła w stosunku do intensywności maksymalnej.

Czynniki wpływające na przebieg rentgenogramu proszkowego:

1. efekty strukturalne (teksturyzacja próbki),

2. efekty związane z wielkością ziaren minerałów,

3. efekty związane z tzw. błędami ułożenia

(np. przesunięcie warstw sieci krystalicznej),

4. efekty związane z niepełnym uporządkowaniem

struktury kryształu (brak uporządkowania

w jednym z kierunków krystalograficznych),

5. istnienie naprężeń w krysztale.

Wielkość ziaren:

1. powyżej 0,01 mm; refleksy bardzo ostre, zmniejsza się ich intensywność, przy większych rozmiarach niektóre refleksy mogą zaniknąć, pojawia się dodatkowo problem przygotowania równej, gładkiej powierzchni próbki i często efekt teksturyzacji,

2. optymalna 0,01 – 0,0005 mm; refleksy są ostre, wyraźne, nie zlewają się,

3. poniżej 0,0005 mm; refleksy są szerokie, spłaszczone, zlewają się ze sobą,

4. poniżej 0,00001 mm (100 Å); brak wyraźnych refleksów (rozmyte „halo”).

Goniometr - jest czescia dyfraktometru odpowiedzialna za ustawienie próbki i pozycji detektora. Jest on równie_ odpowiedzialny za precyzyjny pomiar kata .

Detektor rentgenowski - przyrząd służący do pomiarów natężeń i kierunków wiązek promieni rentgenowskich odbitych od powierzchni kryształów lub polikryształów. Do najważniejszych elementów d.r. należą: źródło promieni rentgenowskich, urządzenie goniometryczne i detektor promieniowania, którym jest zwykle licznik Geigera-Mllera. Urządzenie goniometryczne służy do pomiaru kątów i wzajemnej orientacji źródła, badanej próbki oraz licznika. D.r. służy do badania symetrii i określania struktur kryształów.

Podstawą detekcji promieniowania rentgenowskiego czyli fotonów o energii 5-25 keV wzbudzenie elektronów w

materiale detektora, w konsekwencji może nastąpić:

– jonizacja gazu

– generacja par elektron-dziura w półprzewodniku

– fluorescencja

– procesy chemiczne

Do wyodrębnienia spośród wszystkich emitowanych przez próbkę linii promieniowania charakterystycznego jednej tylko linii należącej do pierwiastka analizowanego (najczęściej wykorzystuje się linię K lub L) służy tzw.

monochromator czyli płaski monokryształ, w którym płaszczyzny atomowe są usytuowane równolegle do jednej z jego powierzchni. Wykorzystuje się przy tym prawo Bragga

monochromator krystaliczny - Jest to kryształ (kwarc, german, ...) silnie odbijający promieniowanie od jednej rodziny płaszczyzn. Kryształ ten orientuje się pod kątem Bragga odpowiednim dla promieniowania Kα1 λ = 1.540 A = 2dhklsinθ

http://www.ndtsoft.pl/artykuly/Popow2005.pdf mozna zajrzec dla ambitnych

7. Metody badań struktury krystalicznej i jej zastosowania

Metody doświadczalne dyfrakcji rentgenowskiej (XRD)

1. Ze względu na wykorzystywane promieniowanie rentgenowskie:

Polichromatyczne – metoda Lauego

Monochromatyczne- metoda obracanego kryształu

- metoda proszków Debey’a-Sherrera-Hulla (DSH)

b) ze względu na rodzaj badanego materiału:

Monokrystaliczne Polikrystaliczne (proszkowe)

+ metoda Lauego * Deby’a-Scherrer’a-Hull’a

+ Metoda obracanego kryształu * Dyfraktometr dwukołowy (np. geometria Bragg’a-Brentano)

+ Dyfraktometr czterokołowy

Jakich inf. Dostarcza dyfraktogram

J

Metoda dwukryształowa.

Do monochromatyzacji wiązki używa się odbicia Bragga od kryształu, odbita wiązka pada na kryształ badany. Poprzez odbicie Braggowskie, różne długości fal nie biegną już równolegle, ponieważ mają inne kąty na drugim krysztale , ulegają wygaszeniu.

Metoda kołysanego kryształu

- odmiana metody obracanego kryształu

- kryształ jest kołysany w niewielkim przedziale kątowym

- mniej refleksów na rentgenogramach warstwowych – ułatwia wskaźnikowanie

Metoda goniometryczna

- metoda de Jungo i Baumana: film umieszczony równolegle do płaszczyzny sieci odwrotnej, łatwość wskaźnikowania

- metoda Weissenberga: cylindrycznie zwinięty film, łatwość wskaźnikowania, porównania rentgenogramów

Metoda Debye’a – Scherza – Hulla

- dla substancji polikrystalicznych

- filtrowana wiązka promieni rtg

Zastosowanie:

- jakościowa i ilościowa analiza fazowa

- wyznaczanie parametrów sieci krystalicznej

- wyznaczanie wielkości krystalitów

Zalety dyfraktometrii:

1. łatwość i duża dokładność pomiaru intensywności refleksów,

2. krótszy czas rejestracji rentgenogramów,

3. lepsza rozdzielczość kątowa,

4. możliwość rejestracji refleksów niskokątowych,

5. możliwość bezpośredniego badania profilu linii,

6. możliwość rejestracji dowolnie wybranych fragmentów

rentgenogramu,

7. możliwość dowolnego doboru parametrów rejestracji widma np.

zwiększenie dokładności kosztem zwiększenia czasu pomiaru,

8. mozliwość rejestracji numerycznej i komputerowej obróbki danych,

9. możliwość wielokrotnego pomiaru tej samej próbki np. w różnych

warunkach temperaturowych.

8. Niskokątowe rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego

Niskokatowe rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego pozwala na okreslenie struktur złożonych z nanoobiektów, w tym także obserwacji dynamiki tworzenia sie takich struktur na powierzchni.

Innym sposobem na uzyskanie informacji o strukturze materii jest rentgenowskie rozpraszanie niskokątowe. Wykorzystuje się tam zjawisko dyfrakcji, podobnie jak dla zwykłego goniometru, jednak jest to dyfrakcja pod bardzo małymi kątami, pozwalająca badać struktury większe niż komórka elementarna (do 100nm i więcej) . Bada się kształt niejednorodności, klastrów (np Au) , białek, perkolacji i innych. Obserwacja „refleksów” jest możliwa w dwóch wymiarach, co pozwala uchwycić anizotropie w budowie ziaren, krystalitów, czy kierunek naprężeń wywołanych np ciśnieniem. W pewnych przypadkach (np proszki) funkcja rozproszenia pozwala policzyć wymiarowość perkolacji (czy jest to łańcuch, ziarno ) Często bada się obiekty bardzo mało rozpraszające (np białka, czy inne substancje organiczne), dlatego przydaje się silny strumień promieniowana , np pochodzący z synchrotronu. Kilka systemów tego typu działa na synchrotronie DORIS, np JUSIFA.

Liczniki monitorujące i komora jonizacyjna (czasem także występująca jeszcze między próbką a kamerą) służą do właściwej kalibracji mocy wiązki, i określenia stopnia rozproszenia. Sama kamera może być komorą drutową, matrycą CCD wraz ze scyntylatorem (CCD nie jest wrażliwe na promieniowanie rentgenowskie) , lub odpowiednim detektorem na bazie germanu. Podobny system, lecz o wiele dłuższym biegu wiązki rozproszonej (do 15m) działa na stacji BW5 (DORIS), do badania największych struktur.

9.Tomografia komputerowa

Jest rodzajem tomografii rentgenowskiej, metodą diagnostyczną pozwalającą na uzyskanie obrazów tomograficznych (przekrojów) badanego obiektu. Wykorzystuje ona złożenie projekcji obiektu wykonanych z różnych kierunków do utworzenia obrazów przekrojowych (2D) i przestrzennych (3D). Urządzenie do TK nazywamy tomografem, a uzyskany obraz tomogramem. Tomografia komputerowa jest szeroko wykorzystywana w medycynie i technice.