Метод порошка позволяет проводить:
- идентификацию химических элементов и соединений. По определенному из дебаеграммы углу, можно вычислить характерное для данного элемента или соединения межплоскостное расстояние d. В настоящее время составлено множество таблиц значений d, позволяющих идентифицировать не только тот или иной химический элемент или соединение, но и различные фазовые состояния одного и того же вещества, что не всегда дает химический анализ. Можно также в сплавах замещения с высокой точностью определять содержание второго компонента по зависимости периода d от концентрации;
- исследования преимущественной ориентации кристаллитов в образце. Если малые кристаллиты в поликристаллическом образце ориентированы не совсем случайным образом, то кольца на дебаеграмме будут иметь разную интенсивность. При наличии резко выраженной преимущественной ориентации максимумы интенсивности концентрируются в отдельных пятнах на снимке, который становится похож на снимок для монокристалла. Например, при глубокой холодной прокатке металлический лист приобретает текстуру - выраженную ориентацию кристаллитов. По дебаеграмме можно судить о характере холодной обработки материала;
- исследование размеров зерен. Если размер зерен поликристалла более
10-3 см, то линии на дебаеграмме будут состоять из отдельных пятен, поскольку в этом случае число кристаллитов недостаточно для того, чтобы перекрыть весь диапазон значений углов и. Если же размер кристаллитов менее 10-5 см, то дифракционные линии становятся шире. Их ширина обратно пропорциональна размеру кристаллитов. Рентгеновское излучение позволяет определять размеры зерен в диапазоне 10-7-10-6 см.
Рис.6 Дифрактограмма – «отпечаток пальцев» вещества
Цель работы – познакомиться с методом Дебая, приготовить образец для съемки (предположительно – гексаферрит стронция) в виде спрессованной таблетки и получить дифрактограмму образца. Определить межплоскостные расстояния, провести индицирование линий на дифрактограмме, определить параметры ячейки. Путем сравнения с эталоном, установить, является ли исследованный образец действительно гексаферритом стронция SrFe12O19 .
Выполнение работы Под руководством инженера – лаборанта спрессовать таблетку из исследуемого порошка, установить ее в кювету рентгеновского дифрактометра, провести юстировку. Записать порошкограмму на самописце. Установить угловое положение наблюдаемых максимумов.
Для этого рассчитать брэгговские углы 2и и и для дифракционных максимумов рентгенограммы, используя угловые метки. Оценить погрешность. Данные занести в таблицу.
№ | I, отн. ед. | 2и, град | и, град | d. Е | hkl | a, Е | c, Е |
Для повышения точности можно оцифровать дифрактограмму с помощью компьютера (использовать соответствующую программу пакета Origin 8.5).
Определить относительную интенсивность максимумов. С этой целью провести линию фона по аналогии с рис.7.
Рис.7. Проведение линии фона на дифрактограмме и
определение интенсивности рефлексов. A Б - линия фона
Определить интенсивность I всех линий в миллиметрах (по высоте максимумов от линии фона). Затем найти относительную интенсивность I/Io всех линий, приняв интенсивность самой сильной линии за 100%. Данные занести в таблицу.
В случае, если предполагается, что изучаемый образец может быть SrFe12O19 , но эталон отсутствует, для индицирования линий можно воспользоваться графическим методом. Для гексагональной системы могут быть использованы графики Хэлла или номограммы Бьерстрема.
Определить параметры ячейки а и с.Гексаферрит стронция SrFe12O19 относится к гексагональной симметрии (P63/mmc). Поэтому для расчета были использована форма
(3)
По определенным межплоскостным расстояниям d (п.4) и индексам hkl (п.5) параметры ячейки можно найти, используя пары линий (d1 и d2 и соответствующие им hkl). Тогда, имея систему из двух уравнений (3) с двумя неизвестными, для а и с получаем следующие выражения:
где 
.
Сравнить полученные значения параметров а и с с эталонными а = 5,883нм,
с = 23,046нм.
С увеличением угла и, погрешность определения периода ячейки уменьшается. Поэтому для определения параметров ячейки следует пользоваться линиями, расположенными под наибольшими углами. По этой же причине усреднение значений параметра, полученных по положению разных дифракционных линий, является ошибкой, снижающей точность определения параметра элементарной ячейки.
3. Контрольные вопросы
Что такое рентгеновское излучение? Чем обусловлена высокая проникающая способность рентгеновского излучения? Охарактеризуйте тормозной и характеристический спектры. Проанализируйте уравнение Вульфа-Бреггов. Объясните, как возникает дифракционная картина при съемке поликристаллического образца по методу Дебая. Назовите способы регистрации дифракционной картины. Для чего предназначена рентгеновская трубка? Как она устроена? Опишите принцип работы рентгеновской трубки. Опишите схему метода порошка с фотографической регистрацией. Устройство камеры Дебая-Шеррера. Перечислите основные узлы дифрактометра общего назначения. Какие способы индицирования рентгенограмм Вы знаете? Как величины I, 2и, и, d, hkl, рассчитываются по рентгенограмме? Что такое параметры элементарной ячейки? Как их определить по данным, полученным из порошковых дифрактограмм?ЛИТЕРАТУРА
, Порай-, Рентгеноструктурный анализ, М., 1964.) Рентгеновская металлография, пер. с англ., М., 1965; , Рентгенография металлов и полупроводников, М., 1969; Шмелев В, К., Рентгеновские аппараты, М., 1973.. , , Рентгеновская дифрактометрия, М., 1963; , Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов, Л., 1973. Рентгенография металлов, М., 1977. , Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов, М., 1961. , , Исследование фазовых соотношений SrO-Fe2O3-GeO2 , Дифракционные методы исследования материаллов, М., 2008. , Основы рентгеновского дифрактометра, МГУ, хим. фак. . . Рентгеноструктурный анализ (поликристаллов), практическое руководство, М., 1960. , , Рентгеногнрафический и электроннооптический анализ (приложения), М. 1970.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
