ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ И ЯВЛЕНИЙ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ МАТЕРИАЛОВ

ИНФОРМАЦИИ О СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ МАТЕРИАЛОВ

α- Al2O3
кварц

графита Элементарная ячейка графита
а) Дальний порядок
в) Трансляционная

симметрия

— инверсия;
г — инверсионный
поворот 4-го порядка;
д — винтовой

поворот 4-го порядка;
е — скользящее отражение.

Р )
Р число атомов на эл. ячейку: 1;
координаты

000
Примитивные элементарные ячейки есть
в кристаллах любой сингонии

2 - объёмноцентрированные ( I )
I - число атомов на эл. ячейку: 2;
координаты 000 ; ½ ½ ½ :
появляется дополнительный
атом внутри ячейки
3 - гранецентрированные ( F )
F число атомов на эл. ячейку 4;
координаты 000 ; ½ ½ 0 ; ½ 0 ½ ; 0 ½ ½

4 - базоцентрированные ( С,B,A)
С число атомов на эл. ячейку: 2;
координаты 000 ; ½ ½ 0

C B A
Тип решётки Браве определяется из анализа рентгенограммы кристалла

китит 80-130 МПа; коэсит 1.5-4 ГПа ; стишовит 16-18

ГПа.
Температура,°С: китит 400 – 500 ; коэсит 300 – 1700; стишовит 1200 – 1400.

ZnS

графит

лонсдейлит

С60

С70

С540

Аморфный углерод Нанотрубки: однослойная геликоидальная

дефекты

Типы точечных дефектов:

1 - вакансия;
2 - межузельный атом;

3 - дефект Френкеля:
вакансия + атом в междоузлии;
4 - дефект Шоттки
вакансия + атом на поверхности
5 - примесный атом замещения;
6 - примесный атом внедрения;
7 – примесный атом замещения большей валентности
приводит к возникновению вакансии.

наличием в ней лишней атомной полу-плоскости (экстраплоскости).
Если экстраплоскость находится

в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной и обозначают ⊥.
Если экстраплоскость находится в нижней части кристалла, то дислокацию называют отрицательной и обозначают .
В краевой дислокации линия дислокации OO’, отделяющая неподвижную область от сдвинутой, перпендикулярна вектору сдвига τ и вектору Бюргерса b.

Краевая дислокация. Экстраплоскость выделена зеленым цветом, а плоскость скольжения – синим.

б) Линейные дефекты - дислокации

При образовании винтовой дислокации, линия дислокации (красная) параллельна вектору сдвига τ. Если представить кристалл состоящим из одной атомной плоскости, то винтовая дислокация будет подобна винтовой лестнице. Если винтовая дислокация образована по часовой стрелке, то ее называют правой, а если против часовой стрелки – левой.
Таким образом, и винтовая, и краевая дислокация – это границы между сдвинутой и несдвинутой частями кристалла.

Винтовая дислокация
b - вектор Бюргерса; экстраплоскость показана зеленым цветом

стенки краевые дислокации

только в пределах одного зерна,

представляющего собой монокристалл.

отсутствует дальний порядок (нет трансляционной симметрии),

но имеет место ближний порядок

трубки для структурного
анализа: 1 – металлический анодный стакан;
2 -

окна из бериллия для выхода рентгеновского
излучения; 3 -термоэмиссионный катод;
4 -стеклянная колба; 5 – выводы катода, к кото-
рым подводится напряжение накала, а также вы-сокое(относительно анода) напряжение; 6 электро-статическая система фокусировки электронов;
7 - анод; 8 - патрубки для охлаждающей системы.

Рис.1

Рис.3

Рис.2

Рентгеновская трубка
серии БСВ
для структурного
анализа

с медным
и молибденовым анодом.
Рис.5

углы φ01 φ02 φ03 и φ1 φ2 φ3 определяют направления

распространения первичной и рассеянной волн соответственно Три целых числа h k l называют индексами интерференции.

Условие возникновения дифракционного максимума в кристаллах также можно записать в виде уравнения Вульфа-Брэггов: 2dsinθ= nλ 2dhklsinθ=λ
где d - межплоскостное расстояние; n - порядок отражения; θ -угол скольжения (2θ - угол рассеяния)

a+b = 2dsinθ =nλ

Рис. 9. К выводу уравнения
Вульфа-Брэггов

эллипсы, проведенные через рефлексы, пересекаются в точке, соответствующей оси симметрии

4-го порядка

Существует три метода получения дифракционной картины:

1. Метод Лауэ. Исследуемый образец – монокристалл, излучение полихроматическое

Рис. 10

Рис. 11. Рентгеновская камера РКСО

Рис. 12. Кристаллографическая зона

кривые.
Первичный пучок направлен вдоль
оси симметрии 2-го порядка

Первичный пучок направлен вдоль
оси симметрии 6-го порядка

Рис. 14. а) схема получения рентгенограммы вращения; б) рентгенограмма вращения

монокристалла фуллерита С60

б)

Рис. 15. Рентгенограмма монокристалла миоглобина

n