540 likes | 748 Views
difrakce na mřížce. krystal - trojrozměrná translační symetrie. θ. mřížka. stínítko. !!! nevidíme mřížku přímo, vidíme difrakční obraz !!!. difrakce na mřížce. krystal - trojrozměrná translační symetrie. λ~10 -10 m. vhodná vlnová délka????. ~10- 10 m. Wilhelm Conrad Röntgen
E N D
difrakce na mřížce krystal - trojrozměrná translační symetrie θ mřížka stínítko !!! nevidíme mřížku přímo, vidíme difrakční obraz !!!
difrakce na mřížce krystal - trojrozměrná translační symetrie λ~10-10m vhodná vlnová délka???? ~10-10m Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) Max Theodor Felix von Laue (1879-1960)
W.H.Bragg (1862-1942) W.L.Bragg (1890-1970)
Monokrystalové difrakční metody Difrakce na monokrystalech – základní problémy • Určení krystalové struktury • určení symetrie, elementární buňky, • mřížových parametrů 2. Zjištění orientace krystalu, orientace krystalu 3. Zjištění „kvality“ monokrystalu 4. Studium reálné struktury monokrystalu defekty mříže
n = 2d sin Reciproká mříž
Monokrystalové difrakční metody - klasifikace Laueovy podmínky k – k0 = ha* + kb* + lc* = Hhkl a. (s – s0) = h |Hhkl| = 1/dhkl b. (s – s0) = k c. (s – s0) = l n = 2d sin
Ewaldova konstrukce 1. Krystal umístíme do středu kulové plochy o poloměru 1/l .2. Do bodu 0, kde primární paprsek vychází z této kulové plochy, umístíme počátek reciproké mříže krystalu.3. Leží-li nějaký mřížový bod hkl reciproké mříže na této tzv. Ewaldově kulové ploše, jsou splněny Laueho difrakční podmínky pro osnovu rovin ( hkl ) a difraktovaný svazek prochází tímto bodem reciproké mříže (tento bod leží na konci vektoru Ghkl , který je kolmý k rovinám ( hkl )). http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/recip/8ewald.htm
Evaldova konstrukce http://www.xray.cz/kryst/giaco/bragg/ewald.htm
Stereografická projekce Určení úhlu mezi dvěma rovinami Nalezení osy zóny rovin
Zdroje záření – vznik záření dopadem urychleného elektronu na pevnou podložku brzdné charakteristické změna dráhy relativistického elektronu vybuzené fluorescenční záření
Rtg lampa Charakteristické záření Brzdné záření
Charakteristické záření Budící potenciály(kV) Optimální napětí(kV)
Rotační anoda W-Rh na Mo jádře
Synchrotronové záření Pohyb relativistického elektronu po kruhové dráze (J. Larmor 1897, A. Lienard 1898, 40. Léta Sokolov, Ivanenko, Pomeranchuk, Ternov) SR poprvé pozorováno v General Electric Laboratory 1946 (70 MeV elektron synchrotron) Akumulační prstenec (1966) ESRF 17’’
Synchrotronové záření - vlastnosti Vysoká intenzita, vysoký jas Široký spektrální obor (spojité spektrum), dobře definovaný Vysoký stupeň polarizace v rovině orbitu Pulsní struktura ESRF 100 ps Přirozená kolimace, velmi malá úhlová divergence Ohybový magnet Supravodivý magnet ID Čtvrtá generace zdrojů – FEL (Free electron laser)
ID – Insertion devices undulátor vigler K = 0,934 B0 d0 Amplitudaindukce Perioda Wiggler K > 1 Undulátor K < 1
ESRF European Synchrotron Radiation Facility
Monochromatizace -filtr odstranění měkké (dlouhovlnné) složky Pro zeslabení na 1 %
Zrcadla Monochromatizace Nefokusující monochromátory
Monochromatizace Fokusující monochromátory Johansson Johann
Detekce záření • Fotografické účinky • Ionizace plynů • Luminiscence • Zvýšení elektrické vodivosti Klasifikace detektorů Fotografický film Ionizační komora, proporcionální detektor, Geigerův-Müllerův Fluorescenční stínítka, scintilační detektory Polovodičové detektory bodové plošné
Detekce záření Fotografická emulze Želatinová vrstva (10-20 m) se zrny AgBr (109-1012 cm-2) Plynové detektory • Ionizační komora • Geigerův-Müllerův detektor • Proporcionální detektor Fluorescenční stínítka ZnS Přechody elektronů do valenčního pásu (1.5-3 eV) Použití – orientační detekce Scintilační detektory monokrystaluvolnění rychlého elektronu, ionizace tloušťka > 0.7 mm NaJ + 1 % Tl Solid state detektory
Polohově citlivé detektory (PSD) Soustava proporcionálních nebo polovodičových mozaikové multielektrodové Braun, Stoe, INEL Ionizace plynu fotonem, elektrony jsou sbírany anodovým drátema generují elektrický náboj , který je odnášen dvěma pulsy v opačných směrech, poloha se určuje ze zpoždění mezi dvěma konci drátu
Imaging plates Laser stimulated fluorescence image plate, BaFBr + Eu2+ Velký dynamický rozsah, vysoká citlivost, nízké pozadí Expozice ~ 5 min. Rtg foton → Eu2+ → Eu3+ elektrony přechází do vodivostního pásu a jsou zachyceny na metastabilních hladinách vzniklých přítomností děr na iontech Br- (F- centra) Od r. 1986 Skenování fokusovaným He-Ne svazkem (150 mm, l = 633 nm) Latentní obraz Obraz 1 000 000 pixelů, načten za cca 200 s Fotostimulovaná luminiscence (390 nm) (intenzita úměrná počtu absorbovaných fotonů) Čtení, fotonásobič, časová integrace Smazání obrazu bílým světlem
PDA (Photodiode Array) Detekce náboje v ochuzené p-n vrstvě diody CCD (Charged Coupled Device) MOS prvky Malé, teplotní šum (Zn, Cd) Se 1024x1024 pixelů Princip CCD http://www.pixcellent.com/CCDROLE5.htm 62x62 mm
METODY Laueova metoda Polychromatický svazek Stacionární krystal Rovinný film Snímky na průchod Snímky na odraz Obraz reciproké mříže zkolabovaný zkreslený
METODY Ewaldova konstrukce pro Laueovu metodu
Význam metody rychlost ocenění „kvality“ krystalu určení symetrie (Laueovy třídy) orientace krystalu
1 2 Přenesení zón rovin do stereografické projekce
Orientace krystalu ve stereografické projekci Známé mezirovinné úhly Nízkoindexové roviny 3 Indexace Standardní projekce, simulace projekcí a lauegramů
Orientace krystalu Natočení goniometrické hlavičky Další metody se stacionárním krystalem Kvazimonochromatické záření Konvergenční metoda
Metoda otáčeného krystalu Krystal se otáčí na goniometrické hlavičce v ose válcové kazety Monochromatické záření Krystal musí být najustován tak, aby osa rotace byla totožnás vektorem přímé mříže Obraz reciproké mříže zkreslený zkolabovaný
Otáčení reciproké mříže kolem osy kolmé k a* a b* Vrstevnice
Weissenbergova metoda Pohyblivý film Monochromatické záření Vymezení jedné vrstevnice clonou Rotace spřažena s posuvem Vymezení jedné vrstevncie clonou Obraz reciproké mříže Zkreslený Nezkolabovaný
Interpretace snímků Indexace 0-té vrstevnice krystalu otáčeného kolem osy c konstantní k konstantní h Weissenbergova síť
Precesní metoda Precesní pohyb vzorku kolem primárního svazku Monochromatické záření Pohyb filmu Obraz reciproké mříže Nezkolabovaný Nezkreslený
Dva Cardanovy závěsy Shodný pohyb filmu i vzorku, film rovnoběžný s rovinou reciproké mříže Špatná dostupnost reciprokého prostoru
Monokrystalová difraktometrie - goniometry inklinační Zdroj monochromátorgoniostat detektor ekvatoriální • - hlavní osa - osa hlavičky - osa kolmá na i - osa svírající s i asi 50° 2= osa ramena detektoru
Goniostaty s Eulerovou kolébkou - Eulerovy osy
Nevýhoda Eulerovykolébky – Omezení v reálném i reciprokém prostoru