Raspršivanje x-zrake pri niskim kutovima. Rendgenski rendgenski rendgenski raspršivanje
Odnosi koje nas smatraju odražavaju kvantitativnu stranu procesa slabljenja rendgenskog zračenja. Pogledajmo kratko na visokoj kvalitetnoj strani procesa ili na njih fizički procesikoji uzrokuju slabljenje. Ovo je, prvo, apsorpcija, tj. Transformacija rendgenske energije u druge vrste energije i, drugo, raspršenje, tj. Promjena smjera širenja zračenja bez mijenjanja valne duljine (klasični Thompson raspršivanje) i promjenom valne duljine (kvantno raspršivanje ili izračunaj učinak).
1. Fotoelektrična apsorpcija, X-ray Quanta može se odvojiti od elektroničkih školjki tvari elektrona. Obično se nazivaju fotoelektronima. Ako je energija pada ™ mala, tada kucaju elektrone iz vanjskih školjki atoma. Fotoelektroni su izvijestili o velikoj kinetičkoj energiji. Uz povećanje energije, X-ray Quanta je počeo komunicirati s elektronima koji se nalaze na dubljim atoma školjke, u kojima je vezna energija s jezgrom veća od elektrona vanjskih školjki. Uz ovu interakciju, gotovo sva energija incident X-ray Quanta apsorbira, a dio energije koja se daje fotoelektronima, manje nego u prvom slučaju. Osim izglede fotoelektrona u ovom slučaju, emitira se kvota karakterističnog zračenja zbog tranzicije elektrona s razinama prekomjerne razine na razinama koje se nalaze bliže kernelu.
Dakle, kao rezultat fotonaponske apsorpcije, pojavljuje se karakteristični spektar ove tvari - sekundarno karakteristično zračenje. Ako se elektronski lom došlo s K-ljuskom, onda je cijeli kolica spektar izgleda karakteristično za ozračenu tvar.
Sl. 2.5. Spektralna raspodjela koeficijenta apsorpcije.
Razmislite o promjeni koeficijenta masenog apsorpcije T / R, zbog fotonaponske apsorpcije, ovisno o valnoj duljini L of incident rendgenskog zračenja (sl. 2.5). Grede krivulje nazivaju se apsorpcijskim skokovima, a odgovarajuća valna duljina koja odgovara njoj je granica apsorpcije. Svaka utrka odgovara određenoj razini energije atom K, L, M, itd. Kada je L GG, energija X-ray Quantum je dovoljna za izbacivanje elektrona s te razine, kao posljedica kojih se apsorpcija X-ray Qualeta ove valne duljine oštro povećava. Najčešće uže u kratkim valovima odgovara uklanjanju elektrona s K-razine, druga iz razine L, itd. Kompleksna struktura L i M granica je posljedica prisutnosti nekoliko podmazaka u tim školjkama. Za rendgenske zrake S valnim duljinama, nekoliko velikih L C, energija Quanta je nedovoljna za povlačenje elektrona s odgovarajućom ljuskom, tvar je relativno transparentna u ovoj spektralnoj regiji.
Ovisnost koeficijenta apsorpcije od l i Z Na fotoefectu se definira kao:
t / r \u003d sl 3 Z 3 (2.11)
gdje je c koeficijent proporcionalnosti Z - Redni broj ozračenog elementa, T / R je koeficijent masenog apsorpcije, L je valna duljina incidenta rendgenskog zračenja.
Ova ovisnost opisuje dijelove krivulje sl. 2.5 između apsorpcijskih skokova.
2. Klasični (koherentan) raspršivanje Objašnjava teoriju raspršivanja valova. Potrebno je ako se rendgenski kvant interagira s elektronom atoma, a kvantna energija je nedovoljna za energiju elektron s te razine. U tom slučaju, prema klasičnoj teoriji raspršenja, X-zrake uzrokuju prisilne oscilacije povezanih elektrona atoma. Oscilirajući elektroni, kao i svi oscilirajuće električne naknade, postaju izvor elektromagnetskih valova koji se odnose na sve smjerove.
Umjere tih sfernih valova dovodi do pojave difrakcijskog uzorka, koji se prirodno povezuje sa strukturom kristala. Dakle, to je koherentno raspršivanje koje omogućuje dobivanje uzoraka difrakcije, na temelju kojih se može prosuditi strukturu objekta raspršenja. Klasično raspršenje se odvija kada prolazi kroz mekani rendgenski medij s valnim duljinama više od 0.3å. Snaga raspršenja jednim atomom jednaka je:
, (2.12)
i jedan gram tvari
gdje sam 0 je intenzitet incident rendgenske zrake, n je broj avogadro, a-atomske težine, Z - broj sekvence tvari.
Odavde možete pronaći masovni koeficijent klasičnog raspršivanja S CL / R, budući da je jednako p / i 0 ili 
.
Zamjenjujući sva značenja, dobiti 
.
Od većine elemenata Z/[Zaštićeno e-poštom], 5 (osim vodika), zatim
oni. Masovni koeficijent klasičnog raspršenja je približno isti za sve tvari i ne ovisi o valnoj duljini incidenta rendgenskog zračenja.
3. Kvantni (ne-koherentan) raspršivanje, Kada je tvar s rigidnim rendgenskim zračenjem (valna duljina manja od 0,3 °), kvantno raspršenje počinje svirati značajnu ulogu kada se uoče promjena u valnoj duljini raspršenog zračenja. Ovaj fenomen se ne može objasniti. teorija valaAli to je objašnjeno kvantnom teorijom. Prema kvantnoj teoriji, takva interakcija može se smatrati rezultatom elastičnog sudara X-ray Quame s besplatnim elektronima (elektroni vanjskih školjki). S tim elektronima, X-ray Quanta daje dio svoje energije i uzrokovati prijelazak na druge razine energije. Elektroni koji su primili energiju nazivaju se udaljeni elektroni. X-ray Quala s energijom HN 0 kao rezultat ovog sudara odstupa od početnog smjera do kuta Y, i imat će energiju HN 1, manja od energije incident Quantum. Smanjenje učestalosti raspršenog zračenja određuje se odnosom:
hN 1 \u003d HN 0 - E dio, (2.15)
gdje e deponent - kinetička energija elektronskog povratka.
Teorija i iskustvo pokazuju da promjena frekvencije ili valne duljine tijekom kvantnog raspršenja ne ovisi o vremenu slijeda elementa ZAli ovisi o kutu raspršenja. U čemu
l y - l 0 \u003d l \u003d × (1 - cos y) @ 0,024 (1 - udobno), (2.16)
gdje sam l 0 i l y - valna duljina X-ray Quame prije i nakon raspršenja,
m 0 - masa reshing elektrona, c. - brzinu svjetlosti.
Može se vidjeti iz formule koja se povećava kut raspršivanja, l se povećava od 0 (na Y \u003d 0 °) do 0,048 A (na Y \u003d 180 °). Za meke zrake s valnom duljinom od oko 1, ta je vrijednost mali postotak od oko 4-5%. No, za rigidne zrake (L \u003d 0.05-0.01 å), promjena valne duljine od 0,05 Å znači da je promjena L je dvaput, pa čak i nekoliko puta.
Zbog činjenice da je kvantni raspršivanje nesumherentan (drugačije L, kut razmnožavanja reflektiranog kvantnog je različit, ne postoji strog uzorak u širenju raspršenih valova u odnosu na kristalnu rešetku), redom na mjestu atoma ne utječe na prirodu kvantnog raspršenja. Ove raspršene X-zrake uključeni su u stvaranje zajedničke pozadine na radiografiju. Ovisnost intenziteta pozadine iz kuta raspršenja može se teoretski izračunati da praktična upotreba u strukturne analize X-zraka nema, jer Uzroci pozadine su donekle i njegova opća vrijednost nije pogodna za izračun svjetla.
Postupci apsorpcije fotoelektrana, koherentnog i ne-koherentnog raspršenja, koje smo razmotrili, određuje se, uglavnom slabljenje rendgenskih zraka. Osim toga, i drugi procesi su također mogući, na primjer, formiranje elektronskih parova kao posljedica interakcije X-zrake s atomima nuklei. Pod utjecajem primarnih fotoelektrona s velikom kinetičkom energijom, kao i primarnom rendgenskom fluorescencijom, može se pojaviti sekundarno, tercijarno itd. Karakteristično zračenje i relevantne fotoelektrone, ali s manje energija. Konačno, dio fotoelektrona (a djelomično i elektrona povratka) može prevladati potencijalnu barijeru na površini tvari i odstupiti iz svojih granica, tj. Možda postoji vanjski fotoeff.
Svi označeni fenomeni, međutim, znatno manje utječu na vrijednost prigušenog koeficijenta rendgenskih zraka. Za X-zrake s valnim duljinama od desetina prema jedinicama angstroma, obično se koristi u strukturnom analizu, sve ove nuspojave mogu se zanemariti i pretpostaviti da se primanje primarne rendgenske zrake pojavljuje s jedne strane zbog raspršenja i drugog - kao rezultat apsorpcijskih procesa. Tada se koeficijent prigušenja može predstavljati kao zbroj dvaju koeficijenata:
m / R \u003d S / R + T / R, (2.17)
gdje je S / R masovno koeficijent raspršivanja, uzimajući u obzir gubitak energije zbog koherentnog i ne-koherentnog raspršenja; T / R je koeficijent apsorpcije mase koji uzima u obzir glavni gubitak energije zbog fotonaponske apsorpcije i uzbuđenja karakterističnih zraka.
Doprinos apsorpcije i raspršivanja u slabljenje X-ray paketa je nedvosmislen. Za X-zrake koje se koriste u strukturnoj analizi, ne-koherentan raspršivanje može se zanemariti. Ako smatrate da je vrijednost koherentnog raspršenja također mala i grubo konstantna za sve elemente, onda to možemo pretpostaviti
m / r »t / r, (2.18)
oni. Da se slabljenje rendgenske zrake određuje uglavnom apsorpcijom. U tom smislu, uzorci koji smatraju da su oni iznad bit će pošteni za masovni koeficijent prigušenja za masovni koeficijent apsorpcije tijekom fotoefekta.
Odabir zračenja , Priroda ovisnosti o koeficijentu apsorpcije (slabljenje) na valnoj duljini u određenoj mjeri određuje izbor zračenja u strukturnim istraživanjima. Jaka apsorpcija u kristalu značajno smanjuje intenzitet difrakcijskih mjesta na radiografiju. Osim toga, fluorescencija koja se javlja s jakom apsorpcijom osvjetljava film. Stoga, radeći na valnim duljinama, nekoliko manjih granica apsorpcije ispitivane tvari su neprofitabilni. To se lako može razumjeti s dijagrama sl. 2.6.
1. Ako se anoda sastoji od istih atoma, kao i test tvar, tada ćemo dobiti da je granica apsorpcije, na primjer
Sl.2.6. Promijenite intenzitet rendgenskog zračenja kada prođete kroz tvar.
K-regija apsorpcije kristala (Sl.2.6, krivulja 1) bit će donekle pomaknuta u odnosu na svoje karakteristično zračenje u kraćeženo područje spektra. Ovaj pomak je oko 0.01-0.02. U odnosu na liniju ruba linije spektra. Uvijek se odvija u spektralnom položaju zračenja i apsorpciji istog elementa. Budući da skok apsorpcije odgovara energiji koja bi trebala biti exeked da ukloni elektron s razine izvan atoma, kruti linije K-serija odgovara prijelazu na K-razinu od najudaljenije razine atoma. Jasno je da je energija E potrebna za razbijanje elektrona izvan atoma, uvijek nešto više od onoga što se oslobađa kada se elektron kreće od najudaljenijih razina na istu K-razinu. Od sl. 2.6 (Krivulja 1) Iz toga slijedi da ako je anoda i kristal studirao je jedna supstanca, najintenzivnije karakteristično zračenje, osobito linije K a i K B, leži u području slabe apsorpcije kristala u odnosu na granicu apsorpcije. Stoga je apsorpcija takvog zračenja malo kristala, a fluorescencija slabih.
2. Ako uzmemo anodnu, atomski broj Z Na još jednom kristalu u studiji, onda će zračenje ove anode, prema zakonu kuta, donekle zasja u području kratkog zida i biti smješten u odnosu na granicu apsorpcije iste ispitane tvari kao što je prikazano na Sl. 2.6, Krivulja 2. Ovdje se apsorbira K B-Line, zbog čega se pojavi fluorescencija, koja može ometati snimanja.
3. Ako je razlika u atomskim brojevima 2-3 jedinice ZSpektar zračenja takve anode dalje se pomaknut u kraćeženo područje (sl. 2.6, krivulja 3). Ovaj slučaj je još više neprofitabilniji, jer, prvo, rendgenski zračenje je snažno oslabljeno i, drugo, jaka fluorescencija se razvija film pri snimanju.
Najprikladniji je anoda, čija se karakteristično zračenje leži u području slabe apsorpcije pod testnim modelom.
Filteri. Učinak selektivne apsorpcije koje smatramo široko se koristi za ublažavanje kratkog valnog dijela spektra. Da biste to učinili, folija se stavlja na stazu zrake, debljine nekoliko stotina mm.Folija je izrađena od tvari koja ima broj sekvence za 1-2 jedinice manje od Z Anoda. U tom slučaju, Profis.6 (krivulja 2) Rub apsorpcije folije leži između K a - i K B - linije zračenja i KB-zlata, kao i kruti spektar, bit će vrlo oslabljen. Slabljenje K B u usporedbi s k a-emisijom od oko 600. Tako smo filtrirali B-zračenje iz a-zračenja, koji se gotovo ne mijenja intenzitet. Filtar može poslužiti kao folija od materijala čiji je redoslijed broj 1-2 jedinice Z Anoda. Na primjer, pri radu na molibdenum zračenju ( Z \u003d 42), filtar može poslužiti kao cirkonij ( Z \u003d 40) i niobij ( Z \u003d 41). U seriji MN ( Z \u003d 25), Fe ( Z \u003d 26), CO ( Z \u003d 27) svaki od prethodnih elemenata može poslužiti kao filtar za naknadno.
Jasno je da bi filtar trebao biti smješten izvan komore, u kojem se uzima kristal, tako da nema ilustracije filma s zrakama fluorescencije.
Da bi se dobile kvantitativne informacije o podstrukturi nanokristalnih legura, velike mogućnosti imaju metodu manjeg rendgenskog raspršenja (Mour). Ova metoda vam omogućuje da odredite dimenzije i oblik dimenzija submkroskopskih čestica koje leže u rasponu od 10 do 1000 Å. Prednosti metode Moorea treba pripisati činjenici da u području malih kutova ne možete uzeti u obzir compton raspršivanje, kao i raspršivanje zbog toplinskih oscilacija i statičkih pomaka, koji su zanemarivi u području malih kutova. Treba napomenuti da su samo elektroni uključeni u stvaranje difrakcijskih uzorka (rasipa na jezgri su zanemarivi), dakle, prema uzorku difrakcije, moguće je procijeniti prostorni raspodjelu elektronske gustoće i višak i Nedostatak elektrona s obzirom na prosjek akt gustoće elektrona ekvivalentno.
Prema teoriji klasične amplitude, proširena sferična čestica je jednaka
gdje - kut difrakcije, difrakcijski vektorski modul je jednak; - funkcija distribucije gustoće elektrona u čestici; - radijus čestica.
Intenzitet homogene sferne čestice radijusa koji ima gustoću elektrona može se lako izračunati.
- funkcija oblika čestica, a njegov kvadrat je sferični faktor raspršivanja čestica; - Broj elektrona u čestici je intenzitet raspršen elektronom (treba napomenuti da je u području nulte čvora inverzne rešetke, kutna ovisnost funkcije može zanemariti, tj.).
Kao što je prikazano, Ginier je predložio pojednostavljenu metodu za izračunavanje intenziteta, koji leži u činjenici da s malom veličinom čestica i kada imamo. Stoga, kada se razgrađuje zaredom, može se ograničiti na prva dva člana:
Vrijednost se naziva elektronički radijus inercije (radijus živac) čestica i veličina čestica rms (heterogenost). Lako je pokazati da je za homogenu sferičnu česticu radijusa koji ima gustoću elektrona, radijus heracije se izražava kroz radijus kako slijedi :, i vrijednost je jednaka broju elektrona u čestici ili preciznije - razlika između broja elektrona u čestici i broju elektrona jednaka volumenu okolnog medija (- volumen heterogenosti i - elektroničke gustoće tvari heterogenosti i matrice, respektivno). Na temelju gore navedenog, dobivamo:
U slučaju monodisperskog ispuštenog sustava, kada možete zanemariti smetnje zraka raspršenih različitim česticama, profil intenziteta raspršivanja nultog čvora inverzne rešetke pomoću sustava koji sadrži čestice u ozračenom volumenu može se opisati sljedećim formula:
Ova formula (2.7) je dobivena od strane Ginier i nazvana je po njemu.
Vrijednost je u formuli:
gdje - intenzitet primarne zrake; i - naknada i masa elektrona; - brzinu svjetlosti u vakuumu; - udaljenost od uzorka do točke promatranja.
Kao što je prikazano na Sl. 4 ovisnosti o intenzitetu iz kuta izračunate formulama (2.2) i (2.7) za sferilno homogenu česticu radijusa dobro se podudaraju.
| Sl. 4. raspršivanje s sferičnom česticom radijusa. |
Programirajte formulu Ginier:
Tako, iz izraza (2.8) slijedi da se u slučaju prikaza mor slike iz monodisperse sustava čestica u koordinatama, s dovoljno malom, linearnom ovisnosti, na kutu nagiba od kojih možete Pronađite radijus čestica.
U slučaju polidisperse sustava, kada čestice imaju različite veličine, ovisnost neće biti linearna. Međutim, kako se studije pokazuju s dovoljnom monodizmom od svake sorte čestica i odsutnosti međuspremnih smetnji na sliku Moorea u koordinatama, može se razlikovati nekoliko linearnih područja. Može se naći dijeljenjem tih područja kao odgovarajući radijus čestica različitih sorti (Sl. 5).
Unatoč gore navedenim prednostima u dobivanju strukturnih informacija, metoda Moorea ima niz značajnih nedostataka.
Značajno izobličenje na slici Moorea može napraviti dvostruko hvalisanje refleksiju (DBO), koji se javlja tijekom prolaska X-zrake kroz kristalne materijale. Dijagram koji objašnjava pojavu DBB prikazana je na Sl. 6. Neka primarni snop X-zraka pada na mozaik kristal koji se sastoji od blago dezorijentiranih blokova. Ako se, na primjer, blok 1 nalazi s 0 ispod kuta Banggova υ onda će odražavati zraku s 1koji na putu mogu ispuniti blok 2 u odnosu na s 1 U reflektirajućem položaju, stoga će se zraka odražavati iz bloka 2 s 2., Ako je normalno n 1 i n 2. Reflektirajuća ravnina oba bloka nalaze se u istoj ravnini (na primjer, u zrakoplovu za crtanje), zatim snop s 2. pasti kao snop s 1na središnjem mjestu P 0 Radiografije. Blok 2 odražava iu slučaju kada se okrene okolo s 1tako da je to normalno n 2. nastavlja napraviti kut (π / 2) - υ iz s 1ali više ne leži u istoj ravnini n 1 , Zatim dva puta reflektirana zraka bit će otpuštena iz aviona za crtanje i kreće se duž konusnog konusa, čija je os s 1, Kao rezultat toga, na filmu u blizini središnjih mjesta P 0pojavljuje se kratki barkod, koji je nametanje tragova dva puta odražava.
| Slika 6. Shema objašnjava pojavu bračne refleksije za banggov. |
Strokes PCB orijentirao je okomito na liniju P 0 P.povezivanje središnjeg mjesta P 0 s maksimumom za Banggovsky P;njihova duljina je veća veća kut mozaičkog kristala.
Dobili osloboditi od DBC-a u proučavanju Mor Monocrystal je jednostavno: dovoljno je orijentirati potonje u odnosu na primarnu gredu tako da nema sustava ravnina ( hkl) Ne u reflektirajućem položaju.
U proučavanju polikristala, gotovo je nemoguće izbrisati DBB, jer će uvijek biti kristalita koji odražavaju primarni snop. Dbo će biti nedostaje samo kada koristite zračenje s valnom duljinom λ > d max (d max -najveća interplanar udaljenost za ovaj kristalit). Dakle, na primjer, kada treba primijeniti proučavanje bakra Al k α.- zračenje, što predstavlja značajne eksperimentalne poteškoće.
S relativno velikim kutovima raspršenja ( ε \u003e 10 ") Moore se ne može razdvojiti od DBB efekta. Ali kada ε < 2" intenzitet Moorea je redoslijed veličine više od intenziteta dB. Odvajanje istinskog mog od DBC-a u ovom slučaju temelji se na različitom karakteru ovisnosti o moru i DBC iz korištene valne duljine. Za to se dobivaju krivulje intenziteta. I (ε / λ)na dva zračenja, na primjer, Crk α.i Cuk α., Ako se obje krivulje podudaraju, to ukazuje na to da je sve raspršenje posljedica učinka Moorea. Ako se krivulje raspršuju tako da u svakoj točki ε/λ omjer intenziteta bit će konstantan, onda je sve raspršenje posljedica DBC-a.
Kada su i učinci prisutni, onda
I 1 \u003d i 1 dB + i 1 dbo; I 2 \u003d i 2 dB + i 2 db
B. Ya. Panema i drugi. To je pokazano od ε 1 / λ 1 \u003d ε 2 / λ 2
I 1 Muur / i 2 Mur \u003d 1i I 1 dbo / i 2 db \u003d k,
I 2 dbo \u003d (i 1 - i 2) ε 1 / λ 1 \u003d ε 2 / λ 2 (k - 1),
gdje konstantno DOizračunati teoretski za svaki određeni slučaj.
Prema DBO efektu, možete odrediti prosječne kutove diskritnih blokova unutar kristalita ili pojedinačnih kristala.
gdje i je eksperimentalni i ispravljeni intenzitet Moorea - difrakcijski vektor, raspršivački kut, - valna duljina; - trajni koeficijent; - Promjenjiva integracija. Također treba napomenuti da se formular može opravdati samo u slučajevima koji osiguravaju nedostatak greda smetnji razbacane raznim česticama, jednostavnost oblika i elektroničke ujednačenosti čestica raspršivanja (kugla, elipsa, ploča, s), inače će ovisnost ne sadrže linearne površine, a prerada slike Moore je značajno komplicirano.
2.2. Analiza strukture nanokozita pomoću metoda difrakcije rendgenskih zraka u velikih i malih kutova.
Među neizravnim metodama za određivanje veličine čestica, glavno mjesto pripada metodi difrakcije. U isto vrijeme, ova metoda je najjednostavnija i pristupačnija, jer se rendgenska studija strukture distribuira svugdje i dobro je opremljena odgovarajućom opremom. Korištenje metode difrakcije, zajedno s faznim sastavom, parametri kristalna rešetka, Statički i dinamički pomaci atoma iz ravnotežnog položaja i mikrofreka u rešetku, možete odrediti veličinu žitarica (kristalita).
Definicija metode difrakcije veličine žita, čestica (ili koherentnih raspršivanja) temelji se na promjeni u obliku profila refleksije difrakcije kada se zrna smanjuje. Kada se raspravlja o difrakciji pod koherentnim raspršivanjem, razumijevanje difrakcijskog zračenja, što osigurava uvjete smetnji. Općenito, veličina pojedinačnog zrna ne može se podudarati s veličinom područja koherentnog raspršenja.
U eksperimentima difrakcije, proučavanje strukturnih defekata provodi se širenjem difrakcijske refleksije iz polikristalnog ili praha. Međutim praktična aplikacija Ova metoda, kako bi se odredila veličina žita, često uspoređuje širinu difrakcijske refleksije iz tvari s velikom veličinom žita (čestice) i na istoj tvari u nano-cijeni. Takva definicija proširenja i naknadne procjene prosječne veličine čestica nije uvijek ispravna i može dati vrlo veliku (nekoliko stotina posto) pogrešku. Činjenica je da se širenje treba odrediti u odnosu na difrakcijske refleksije od beskonačno velikog kristala. Stvarno, to znači da usporediti izmjerenu širinu difrakcijske refleksije slijedi širinu alata, tj., S širinom funkcije razlučivosti difraktometra, unaprijed određene u posebnom eksperimentu difrakcije. Osim toga, točna definicija širine difrakcijske refleksije moguće je samo teorijskim smanjenjem oblika eksperimentalnog refleksije. Vrlo je značajno da drugi, osim malih kristalita, fizički razlozi za proširenje difrakcijskih refleksija. Stoga je važno ne samo odrediti količinu širenja, već i dodijeliti doprinos, zbog male veličine čestica.
Budući da je metoda difrakcije za određivanje veličine čestica najčešća i pristupačna, razmotrite značajke njegove primjene detaljnije.
Širina difrakcijske linije može ovisiti o više razloga. To uključuje male veličine kristalita, prisutnost različitih vrsta nedostataka, kao i heterogenost uzoraka kemijski sastav, Proširenje zbog mikrodformacija i kaotičnih distribuiranih dislokacija ovisi o refleksiju i proporcionalno tg υ. Količina širenja uzrokovana negrogenošću δ h.; (ili Δu), proporcionalan (sin 2 υ) / co. U slučaju nanokristalnih tvari, najzanimljivije širenje povezano s malom veličinom D kristalita (D< 150 нм), причем в этом случае величина уширения пропорциональна seс υ. Рассмотрим вывод выражения, учитывающего уширение дифракционного отражения, обусловленное конечным размером частиц поликристаллического вещества.
Neka biti
Uvodimo raspršeni vektor S \u003d 2Sin υ / λ, gdje je λ zračenje valne duljine. Matematički njezina diferencijala (ili nesigurnost s fizičkog stajališta, jer u konačnom kristalu, val vektor postaje loš kvantni broj) je jednak
ds \u003d (2.12)
U ovom izrazu, vrijednost d (2.υ) je integralna širina difrakcijske refleksije (linije), izražena u kutovima 2. i mjerenim u radijanima. Integralna širina definirana je kao integralni intenzitet linije podijeljen s visinom i ne ovisi o obliku difrakcijske linije. To omogućuje integralnu širinu da analizira difrakcijski rendgen, sinkrotron ili neutronografski eksperiment, izrađen na različitim postavkama s različitim funkcijama razlučivosti difraktometra i intervala različitih kutova.
DS raspršivanje vektorske nesigurnosti obrnuto je proporcionalna količini koherentnih raspršivanja zrakoplova u prosjeku
gdje d.(2) - integralna širina difrakcijske linije. U praksi, često nije integralna širina, ali puna širina difrakcijske linije na pola visine FWHM (puna širina na pola maksimuma). Odnos između integralne širine linije i FWHM ovisi o obliku eksperimentalne difrakcijske linije iu svakom pojedinom slučaju treba odrediti posebno. Za liniju u obliku pravokutnika i trokuta, širina integralne linije je točno jednaka fwhum. Za funkcije Lorentz i Gauss, veza se opisuje izrazima: d.(2) l ≈ 1.6 ∙ FWHM l (2) i d.(2) g ≈ 1.1 ∙ FWHM g (2), i za pseudo-funkciju fogta, koji će se raspravljati u nastavku, taj je odnos složeniji i ovisi o omjeru doprinosa Gaussa i Lorentza. Za difrakcijske linije u malim kutovima, omjer između integralnog širenja i FWHM se može uzeti jednak d (2) ≈ 1.47 ∙ FWHM (2); Zamjena ovog omjera u (2.13), dobivamo deliye formulu:
Općenito, kada čestice tvari imaju proizvoljan oblik, prosječna veličina Čestice se mogu naći prema formuli Debai-Sherever:
gdje je konstanta sherbre, čija vrijednost ovisi o obliku čestice (kristalno, domena) i od indeksa ( hkl) difrakcijska refleksija.
U stvarnom eksperimentu, zbog konačnog dopuštenja difraktometra, linija je slomljena i ne može biti manja od širine linije alata. Drugim riječima, u formuli (2.15), nije potrebno koristiti širinu fwhm (2.) refleksije, ali njezino širenje β u odnosu na instrumentalnu širinu. Stoga, u difrakcijskom eksperimentu, prosječna veličina čestica određena je metodom Warren:
gdje je potvrda difrakcijske refleksije. Primijeti da .
Puna širina na polovici FWHM R visine ili instrumentalne širine difraktometra može se mjeriti na dobro vrućoj i potpuno homogenoj tvari (prahu) s česticama od 1-10 um. Drugim riječima, za referentni standard potrebno je odražavati bez ikakvih dodatnih, osim instrumentalnih, širinama. Ako je funkcija dopuštenja difraktometra opisana pomoću funkcije Gauss, a r je njegov drugi trenutak, zatim fwhm r \u003d 2.355υ R.
Difrakcijske refleksije opisane su Gaussovim funkcijama. g (υ) I lorentz l (υ):
, (2.17)
ili njihova superpozicija Vlan l.() + (1-c) G () - pseudo-funkcija fogt:
gdje je relativni doprinos funkcije Lorentz u intenzitetu općeg refleksije; Parametri distributera Lorentz i Gauss; A - Normaliziranje multiplikatora.
Razmotrite značajke distribucije Gauss i Lorentza, koje su potrebne u nastavku. Da biste distribuirali Gauss, parametar je drugi trenutak funkcije. Druga točka, izražena u kutovima, povezana je s potpunom širinom na pola visine, mjereno u kutovima 2, poznatim odnosom () \u003d FWHM (2) / (2 · 2,355). Ovaj omjer je lako dobiti izravno iz distribucije Gauss. Na sl. 6 A prikazuje distribuciju Gaussa opisanog u funkciji
gdje - drugi trenutak funkcije Gaussa, tj. Vrijednost argumenta koji odgovara točki infleksije funkcije kada. Vrijednost u kojoj funkcija (2.20) ima vrijednost jednaku polovici svoje visine. U ovom slučaju i odakle. Kao što se može vidjeti na slici 6 A, puna širina GAUSS funkcije na pola visine je jednaka.
Za distribuciju Lorentza, parametar se podudara s poludvoju ove funkcije na pola visine. Neka lorentz funkcionira,
uzima vrijednost jednaku pola visine, tj. (Sl. 6b). Vrijednost argumenta koji odgovara ovoj vrijednosti funkcije, naći ćemo iz jednadžbe
gdje i na taj način, doista za funkciju Lorentz. Drugi trenutak Lorentz funkcije, tj. Vrijednost argumenta koja odgovara točki infleksije funkcije može se naći iz stanja. Izračun pokazuje da je drugi trenutak funkcije Lorentz jednak.
Pseudo-funkcija Faigt (2.19) pruža najbolje u usporedbi s funkcijama Gauss i Lorentz opis eksperimentalne refrakcije difrakcije.
S obzirom na to, funkcija rješavanja difraktometra bit će podnesena kao pseudo-funkcija fiogte; Da bismo pojednostavili zapis, to ćemo uzeti u (2.19) a \u003d 1. Zatim
Budući da je funkcija dopuštenja superpozicija funkcija Lorentz i Gauss, zatim u nultu aproksimaciju, njegova širina može se približiti izrazom
Ako tada. Neka neka učinkovita funkcija Gaussa, čije područje se podudara s pseudo-funkcijama foogta, ima širinu jednakog, zatim drugi trenutak takve funkcije. Dakle, pseudo-funkcija dopuštenja fogta i učinkovitu funkciju Gauss je ekvivalent pola širine. To omogućuje, u nultoj aproksimaciji, zamijenite funkciju (2.22) funkcijom
gdje je to pod uvjetom da.
Eksperimentalna funkcija koja opisuje oblik proizvoljne refleksije difrakcije je konvolucija funkcije distribucije i funkcije razlučivosti (2.24), tj.
Od (2.25) jasno je da drugi trenutak eksperimentalne funkcije. (2.26)
Širenjem od refleksije difrakcije izraženo je kroz punu širinu refleksije na pola visine kao. Ako su drugi trenuci i ukupna širina izražena u istim jedinicama (sve u kutovima ili sve u kutovima 2), tada proširenje refleksije ( hkl jednako
Kao što je već navedeno, proširenje uzrokovano malom veličinom zelenih, deformacija i negrogenosti, proporcionalnim sec, TG i (grijeh) 2 / cos, dakle, zbog različitih kutnih ovisnosti, tri se mogu podijeliti različiti tipovi širenje. Treba imati na umu da je veličina koherentnih područja raspršivanja, određena iz dimenzionalnog širenja, može odgovarati veličini pojedinačnih čestica (kristalita), ali može također odražavati strukturu sudnicom i karakterizirati prosječnu udaljenost između defekata pakiranja ili Učinkovita veličina mozaičkih blokova, itd. Osim toga, mora se imati na umu da oblik difrakcijske refleksije ne ovisi samo o veličini, već i na obliku nanočestica. U nefaznim nanomaterijalima, vidljivo izobličenje oblika promatranih difrakcijskih linija može biti posljedica superpozicije difrakcijskih refleksija nekoliko faza.
Razmislite o tome kako se širenje zbog nekoliko različitih čimbenika može podijeliti, na primjeru nanostrukturiranih karbidnih krutih otopina ZR C-NB C sustava. Kada se rendgenski pregled ovih krutih otopina utvrđeno da je defrakcijska refleksija na radiografijama Uzorci (ZRC) 0,46 (NBC) 0,54 snažno uništeni. Poznato je da ta čvrsta rješenja imaju tendenciju propadanja kruto stanjeMeđutim, pomoću X-ray podataka, uzorci su bili jednofazni. Da bi se utvrdili razlozi za proširenje refleksija (negrogenost, mala veličina žita ili deformacije) provedena je kvantitativna analiza profila refleksije difrakcije pomoću pseudo-funkcije filize (2.19). Analiza je pokazala da širina svih difrakcijskih refleksija značajno premašuje širinu funkcije dopuštenja difraktometra.
U kubičnoj kristalnoj rešetki, kristaliti imaju dimenzije jednog reda u tri okomita smjera. U ovom slučaju, za kristale s koeficijentom kubične simetrije razmišljanja s različitim kristalografskim indeksima Millera (Hkl)kubična kristalna rešetka, može se izračunati formulom
Razrjeđenost deformacije i po njima, nehomogeni pomaci atoma iz čvorova mreže mogu se pojaviti s kaotičnim postavljanjem dislokacija u volumenu uzorka. U tom slučaju, pomak atoma određuje se superpozicijom pomaka iz svake dislokacije, koja se može smatrati lokalnom promjenom interplanar udaljenosti. Drugim riječima, udaljenost između ravnina se kontinuirano mijenja (D 0 -Δd)prije (D 0 + Δd) (d 0.i Δd.- udaljenost interplanara u idealnom kristalu i druga najveća promjena u udaljenosti između zrakoplova (Hkl)u volumenu Vlankristal, respektivno). U ovom slučaju, veličina ε = Δd / d 0postoji mikrod-deformacija mreže, koja karakterizira iznos prosječno u prosjeku kristal vrijednosti homogene deformacije. Maksimum difrakcije iz područja kristala s promijenjenom interplastičnom udaljenosti javlja se pod kutom , nešto različito od kuta idealnog kristala, a kao rezultat toga, postoji širenje razmišljanja. Formula za proširenje linije povezane s mikrođom deformacijom rešetke je lako izvesti, indukciju wolfe Bregg jednadžbu :; Pjevanje linije na jedan način od najviše linije koja odgovara interplanijskoj udaljenosti d,kada mijenjate udaljenost interplanar do + Δd. Jednako, pri mijenjanju na - (sl. 6 a), razlučivost rendgenske difraktometra određena je u posebnim eksperimentima na fuzheriranim krupnim spojevima koji nemaju homogenost (veliku veličinu žita, odsutnost deformacije Iskrivljenja i homogenost sastava uzoraka bili su isključeni kako bi proširili refleksiju): heksagonalni karbid monokristalni silicij 6h-sic i na stehiometrijskom volfram karbidu ws. Usporedba pronađenih vrijednosti; B - ovisnost eksperimentalnog širenja difrakcijske refleksije uzorka (ZRC) 0,46 (NBC) 0,54 od
Guinier A., \u200b\u200bFourNet G. mali kut raspršivanje rendgenskih zraka. New York-London: J. Wiley i Sinovi. Chapman i Hall doo 1955.
Ignatenko P. I., Ivanitsyn N. P. Ocjenjivanje stvarnih kristala. - Donjeck: DGU, 2000. - 328 str.
Rusakov, A. Ocijenografija metala - m.: Atomizdat, 1977. - 479 str.
Gusev a.i. Nanomaterijali, nanostrukture, nanotehnologija. - m.: Fizmatlit, 2005. - 416 str.
Za rad na povišenim naprezanjimaKao i kod radiografije na konvencionalnim naprezanjima, potrebno je koristiti sve poznate načine za borbu protiv raspršenog rendgenskog zračenja.
broj raspršene x-zrake Smanjuje se s smanjenjem polja ekspozicije, koje se postiže ograničenjem promjera radnog snopa rendgenskih zraka. S smanjenjem polja ekspozicije, zauzvrat, razlučivost X-ray slike se poboljšava, tj. Minimalna veličina dijela određenog dijela se smanjuje. Da biste ograničili u promjeru radnog snopa rendgenskih zraka, zamjenjive dijafragme ili cijevi nisu dovoljne.
Smanjiti količinu raspršene x-zrake Treba primijeniti gdje je to moguće kompresije. Kada se kompresija, debljina predmeta u studiju smanjuje i, naravno, postaje manje, postaje manje centri za formiranje raspršenog rendgenskog zračenja. Za kompresiju koriste se posebni kompresijski pojasevi koji su uključeni u radiode dijagnostički aparat, ali se često ne koriste dovoljno.
Broj raspršenog zračenja Smanjuje se s povećanjem udaljenosti između rendgenske cijevi i filma. Uz povećanje ove udaljenosti, a odgovarajuća dijafragmizacija se dobiva manje koja se sastoji od radne skupine X-zrake. Uz povećanje udaljenosti između rendgenske cijevi i filma, potrebno je smanjiti polje ekspozicije na minimum moguće veličine, Ne bi trebalo biti "odrezano" područje u studiju.
U tu svrhu, u posljednjem konstrukcije Rendgenski dijagnostički uređaji opremljeni su piramidalnom cijevi sa svjetlosnim centrom. Uz to, postiže se ne samo da će ograničiti prijenosnog područja kako bi se poboljšala kvaliteta rendgenske slike, ali je također isključena prekomjerno zračenje onih dijelova ljudskog tijela koje ne podliježu radiografiji.
Smanjiti količinu raspršene x-zrake Studirani dio objekta trebao bi biti što bliže rendgenskom filmu. To se ne odnosi na radiografiju s izravnim povećanjem X-ray slike. S radiografijom s izravnim povećanjem slike, raspršena studija praktički ne doseže rendgenski film.
Vrećice za pijesku fiksacija Objekt u studiji, potrebno je staviti dalje od kasete, jer je pijesak dobar medij za formiranje raspršenog rendgenskog zračenja.
S radiografijomProizvedeno na stolu bez upotrebe štipaljske rešetke, ispod kasete ili omotnice s filmom treba gurnuti listom svjetlosne gume moguće velike veličine.
Za apsorpciju raspršene x-zrake Istražite rendgenske rešetke koriste se, koji apsorbiraju ove zrake kada ih izlaze iz ljudskog tijela.
Ovladavanje tehnologijom proizvodnja rendgenskih slika Uz povišene napone na rendgenskoj cijevi, to je put koji nas dovodi do idealne rendgenske snimke, to jest, takav snimak, koji je jasno vidljiv u detaljima i kostiju i mekom tkivu.
Ex \u003d ex0 cos (wt - k0 z + J0) EY \u003d EY0 cos (wt - k0 z + J0)
BX \u003d BX0 COS (WT - K0 Z + J0) BY \u003d BY0 COS (WT - K0 Z + J0)
gdje je t vrijeme, w je učestalost elektromagnetskog zračenja, K0 je valni broj, J0 - početna faza. Broj vala je modul valnog vektora i obrnuto proporcionalan valnoj duljini K0 \u003d 2π / l. Numerička vrijednost početne faze ovisi o odabiru početne točke T0 \u003d 0. Vrijednosti EX0, EY0, BX0, BY 0 su amplitude odgovarajućih komponenti (3.16) električnih i magnetskih valnih duljina.
Dakle, sve komponente (3.16) s ravnim elektromagnetskim valom opisane su elementarnim harmoničkim funkcijama obrasca:
Y \u003d a0 cos (wt - kz + j0) (3.17)
Razmotrite raspršenje ravnog monokromatskog rendgenskog vala na više atoma uzorka u uzorku (na molekuli, konačnom dimenzionalnom kristalu, itd.). Interakcija elektromagnetskog vala s elektronima atoma dovodi do stvaranja sekundarnih (raspršenih) elektromagnetskih valova. Prema klasičnoj elektrodinamici, raspršivanje na zasebnom elektronu javlja se u kutu tijela od 4p i ima značajnu anizotropnu. Ako primarno rendgensko zračenje nije polarizirano, gustoća fluksa raspršenog valnog zračenja opisana je sljedećom funkcijom
(3.18)gdje je i0 gustoća primarnog toka zračenja, r je udaljenost od točke raspršenja do mjesta registracije raspršenog zračenja, Q je polarni kut raspršenja, koji se broji iz smjera valnog vektora ravnine primarne val K0 (vidi sliku.3.6). Parametar
»2.818 × 10-6 nm (3. 19)povijesno gledano, klasični radijus elektrona.
Sl.3.6. Polarni kut raspršivanja Q ravnog primarnog vala na malim kriloways Cr.
Određeni kut Q postavlja konusnu površinu u prostoru. Korelirano kretanje elektrona unutar atoma komplicira anizotropiju raspršenog zračenja. Amplituda rendgenskog vala, difuznog atoma, izražena je pomoću funkcije valne duljine i polarnog kuta F (q, L), koji se naziva atomska amplituda.
Dakle, kutna distribucija intenziteta rendgenskog vala, raspršeni atoma, izražena je formulom
(3. 20)
i ima aksijalnu simetriju u odnosu na smjer valnog vektora primarnog vala K0. Trg atomske amplitude F2 naziva se nuklearni čimbenik.
U pravilu, u eksperimentalnim instalacijama za rendgenske strukturne i rendgenske studije, detektor raspršenih rendgenskih zraka nalazi se na udaljenosti od R značajno prelazi dimenzije uzorka raspršenja. U takvim slučajevima, ulazni prozor detektora izrezuje iz površine konstantne faze raspršenog vala elementa koji se može postaviti s visokom točnošću.
Sl.3.8. Geometrijski dijagram raspršivanja rendgenskih zraka na atomima uzorka 1 pod uvjetima difrakcijske difrakcije.
2 - X-ray detektor, K0-val Vektor primarni rendgenski val, bar strelice prikazuju struje primarnih X-zraka, barkod isprepletenih - potoka raspršenih X-zrake. Krugovi ukazuju na atome uzorka u proučavanju.
Osim toga, udaljenosti između susjednih atoma ozračenog uzorka su nekoliko narudžbi veličine manje od promjera prozora ulaznog detektora.
Prema tome, u ovoj geometriji registracije detektor doživljava protok ravnih valova razbacanih pojedinačnim atomima, a valni vektori svih raspršenih valova mogu se smatrati paralelno visokom točnosti.
Gore navedene značajke raspršenja rendgenskih zraka i njihove registracije povijesno su dobili ime difrakcije fraunhofera. Ovaj približan opis postupka raspršenja rendgenskih zraka u atomskim strukturama omogućuje vam izračunavanje uzorka difrakcije (kutna raspodjela intenziteta raspršenog zračenja) s visokom točnošću. Dokaz je da se aproksimacija difrakcijske difrakcije temelji na metodama difrakcije rendgenskih zraka tvari, koji omogućuju određivanje parametara elementarnih stanica kristala za izračunavanje koordinata atoma, postavljanje prisutnosti različitih faza u uzorku , utvrditi karakteristike nedostatke kristala itd.
Razmislite o kristalnom uzorku male veličine koja sadrži konačni broj N atoma s određenim kemijskim brojem.
Uvodimo pravokutni koordinatni sustav. Njezin je početak kompatibilan sa središtem jednog od atoma. Položaj svakog središta atoma (raspršivanje centra) postavlja se tri koordinata. XJ, YJ, ZJ, gdje je J sekvenca broj atoma.
Neka uzorak pod studijem izloženim ravnim primarnim rendgenskim valom s valnim vektorom K0 usmjerio je paralelno s Oz osi odabranog koordinatnog sustava. U tom slučaju, primarni val je predstavljen funkcijom obrasca (3.17).
Razbacivanje rendgenskih zraka na atomima može biti i neelastično i elastično. Elastično raspršivanje javlja se bez mijenjanja valne duljine rendgenskog zračenja. S neelastičnim raspršivanjem se povećava valna duljina zračenja, a sekundarni valovi su nekoherentni. Sljedeće se smatra samo elastičnim raspršivanjem X-zrake na atomima.
Označite l - udaljenost od početka koordinata detektora. Predlažemo da se provode uvjeti fraunhofer difrakcije. To, posebno, znači da je maksimalna udaljenost između atoma ozračenog uzorka nekoliko narudžbi veličine manje od udaljenosti L. U ovom slučaju, osjetljiv element detektora je izložen ravnim valovima s paralelnim vektorima vala K. Moduli svih vektora jednaki su modulu valnog vektora K0 \u003d 2π / l.
Svaki ravni val uzrokuje harmoničnu oscilaciju s frekvencijom
(3.21)Ako je primarni val zadovoljavajuće aproksimiran ravnim harmonijom, onda su svi sekundarni (raspršeni atomi) koherentni. Razlika u fazama više valova ovisi o razlici tijekom te valova.
Provest ćemo od početka koordinata na mjesto detektora ulaznog prozora u pomoćnoj osi ili. Tada se svaka sekundarna razmnožava u smjeru ove osi može opisati funkcijom
y \u003d A1 fcos (wt-KR + J0) (3.22)
gdje A1 amplituda ovisi o amplitudu primarnog vala A0, a početna faza J0 je ista za sve sekundarne valove.
Sekundarni val koji emitira atom na početku koordinata stvorit će oscilacija osjetljivog elementa detektora opisanog u funkciji
A1 F (q) COS (WT - KL + J0) (3.23)
Drugi sekundarni valovi će stvoriti oscilacije na istoj frekvenciji (3.21), ali se razlikuju od funkcije (3.23) po fazni pomak, što zauzvrat ovisi o razlici u tijeku sekundarnih valova.
Za sustav ravnih koherentnih monokromatskih valova koji se kreću u određenom smjeru, relativna faza Smjena DJ je izravno proporcionalna razlici u tijeku DL-a
DJ \u003d K × DL (3.24)
gdje je K valni broj
k \u003d 2π / l. (3.25)
Da biste izračunali razliku u tijeku sekundarnih valova (3.23), najprije pretpostavite da je ozračeni uzorak jednodimenzionalni lanac atoma koji se nalazi duž osi koordinate OX (vidi sliku.3.9). Atomske koordinate su postavljene brojevima XI, (J \u003d 0, 1, ..., N - 1), gdje je X0 \u003d 0. Površina konstantne faze primarnog ravnog vala paralelna s lancem atoma, a Val Vector K0 je okomit na njega.
Mi ćemo izračunati ravni difrakcijski uzorak, tj. Kutna raspodjela intenziteta raspršenog zračenja u ravnini prikazanoj na Sl.39. U tom slučaju, orijentacija položaja detektora (drugim riječima, smjer pomoćnog ili) postavljen je kutom raspršivanja, koji se broji od osi oz, tj. Iz smjera valnog vektora K0 primarnog vala.
Slika3.9. Geometrijski dijagram difrakcijske difrakcije u unaprijed određenoj ravnini na ravnom lancu atoma
Bez gubitka općenitosti obrazloženja može se pretpostaviti da se svi atomi nalaze na desnoj polovici osi. (osim atoma koji se nalazi u središtu koordinata).
Budući da se provode uvjeti difrakcijske difrakcijske difrakcije, valni vektori svih valova razbacanih atomima dolaze na prozor detektora s paralelnim valnim vektorima K.
Slika 3.9 Slijedi da val koji emitira atom s XI koordinatom prolazi udaljenost do detektora L-Xisina (Q). Slijedom toga, oscilacija osjetljivog elementa detektora uzrokovanog sekundarnim valom koje emitira atom s koordinatom XI opisan je pomoću funkcije
A1 F (Q) COS (WT - K (L-XJ Grijeh (q)) + J0) (3.26)
Slična vrsta ima preostale raspršene valove, ulazak u prozor detektora koji se nalazi u određenom položaju.
Veličina početne faze J0 određuje se, u suštini, točku početka vremena. Ništa ne sprječava izbor J0 jednaka -KL-u. Tada će biti prisutan kretanje osjetljivog elementa detektora
(3.27)
To znači da je razlika u kretanju valova raspršenih atomima s koordinatama XI i X0 -XISIN (Q), a odgovarajuća razlika u faznoj fazi jednaka je KXISIN (q).
Frekvencija W oscilacija elektromagnetskih valova X-zraka je vrlo velika. Za X-zrake s valnom duljinom L \u003d å, frekvencija W u redoslijedu veličine je ~ 1019 S-1. Moderna oprema ne može mjeriti trenutne vrijednosti električnih i magnetskih polja (1) s takvim brzim promjenama u poljima, tako da svi rendgenski detektori registriraju prosječnu vrijednost kvadrata amplitude elektromagnetskih oscilacija.
Za razliku od mnogih spekuliranih nagađanja nagađanja, Thomson model se temeljio na fizičkim činjenicama, koji nisu samo opravdali model, već su također dali određene upute o broju korpuscima u atomu. Prva činjenica je raspršenje rendgenskih zraka ili, kako je rekao Thomson, pojava sekundarnih rendgenskih zraka. Thomson razmatra rendgenski zračenje kao elektromagnetsku pulsiranje. Kada takvi valovi padaju na atome koje sadrže elektrone, a zatim elektroni dolaze ubrzano kretanje, Emitiraju kako opisuje formulu larmora. Količina energije emitirana po jedinici vremena elektrona koji se nalazi u jedinici volumena bit će
gdje je n broj elektrona (korpuscles) po jedinici volumena. S druge strane, ubrzanje elektrona
gdje je E P intenzitet područja primarnog zračenja. Prema tome, intenzitet raspršenog zračenja
Budući da je intenzitet incidentnog zračenja prema pokazivanju teorema jednak
zatim omjer raspršene energije do primarnog
Charles Glover Barklaprimanje 1917. godine Nobelova nagrada Za otvaranje karakterističnih X-zraka bilo je 1899-1902. "Student-istraživač" (diplomski student) u Thomsonu u Cambridgeu, a ovdje je postao zainteresiran za X-zrake. Godine 1902. bio je učitelj sveučilišnog koledža u Liverpoolu, a ovdje je 1904. godine, istražujući sekundarno rendgensko zračenje, otkrio svoju polarizaciju, koja se potpuno podudarala s Thomsonovim teorijskim predviđanjima. U konačnom iskustvu 1906. godine, Barclay je prisilio primarni snop kako bi raspršio atome ugljika. Raspršeni snop pao je okomito na primarnu gredu i ovdje se ponovno raspršio ugljikom. Ova tercijarna greda je potpuno polarizirana.
Proučavanje raspršenja rendgenskih zraka iz svjetlosnih atoma, Barclay 1904. otkrilo je da je priroda sekundarnih zraka jednaka kao i primarna. Za omjer intenziteta sekundarnog zračenja na primarnu, pronašla je veličinu koja ne ovisi o primarnom zračenju, proporcionalnoj gustoći tvari:
Iz Formule Thomson
Ali gustoća \u003d n a / l, gdje je atomska težina atoma, n je broj atoma u 1 cm 3., L je broj Avogadro. Stoga,
Ako stavite broj korpuscla u atom jednaku Z, onda n \u003d nz i
Ako zamijenimo zamjenu vrijednosti E, m, l, onda ćemo naći K. 1906. godine, kada brojevi E i M nisu bili točno poznati, Thomson je pronašao iz mjerenja trake za zrak, koji Z \u003d A., tj. Broj korpuscima u atomu je atomska težina. Vrijednost K, dobivena za svjetlosne cvjetalne atome 1904. godine, bila je K \u003d 0,2, No, 1911, Barclay, koristeći rafinirane bayer podatke za e / m, vrijednosti E i L dobivene Rootford i Geiger, primljeni K \u003d 0,4, i stoga Z \u003d 1/2, Kako se ispostavilo, ovaj omjer je dobro izveden u području laganih jezgri (s izuzetkom vodika).
Thomson teorija pomogla je razumjeti niz pitanja, ali još više problema ostalo je neriješeno. Odlučavajući udarac ovog modela naneseni su pokusima Rutherford 1911, koji će se spominjati.
Sličan anom na prstenastim modelom predložio je 1903. japanskom fiziokom Nagawa Predložio je da u središtu atoma postoji pozitivna naknada, oko koje se elektronski prstenovi tretiraju kao saturna prstena. Uspio je izračunati razdoblja oscilacija koje provode elektroni s manjim pomacima u svojim orbitama. Tako dobivene frekvencije, manje ili više približno opisane spektralne linije nekih elemenata *.
* (Također treba napomenuti da je planetarni model atoma predložen 1901. godine. J. Perenom. Spomenuo je ovaj pokušaj Nobelovog predavanja, pročitao 11. prosinca 1926. godine.)
25. rujna 1905. na 77. kongresu njemačkih prirodoslovca i liječnika s izvješćem o Elektronima V. Win. U ovom izvješću, usput, rekao je sljedeće: "Objašnjenje spektralnih linija također je važno za elektroničku teoriju. Budući da svaki element odgovara određenoj grupiranju spektralnih linija, koje emitira, biti u stanju Sjaj, zatim svaki atom mora predstavljati konstantni sustav. To bi bio najlakši način da predstavlja atom kao planetarni sustav koji se sastoji od pozitivno nabijenog centra, oko kojeg se okreće, poput planeta, negativnih elektrona. Ali takav sustav ne može biti nepromijenjen Zbog zračenja energije. Stoga smo prisiljeni pozivati \u200b\u200bse na sustav u kojem su elektroni u relativnom miru ili posjeduju beznačajne brzine - prezentaciju u kojoj sadrži mnogo sumnjivih. "
Sumnje se da su se još više povećani kao nova tajanstvena svojstva zračenja i atoma.
Učitavam...