Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thể

Tia X được phát ra khi các electron hoặc các hạt mang điện khác bị hãm bởi một vật chắn và xuất hiện trong quá trình tương tác giữa bức xạ γ với vật chất.Thông thường để tạo ra tia X người ta sử dụng electron.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thểTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM KHOA VẬT LÝ Tổng quát về tia X Tinh thể Nhiễu xạ tia X Các phương pháp phân tích tinh t Ứng dụngI. Tổng quát về tia X 1. Tia X là gì? Năm 1895, Röntgen tình cờ phát hiện ra tia X. Năm 1901, Ông đoạt giải Nobel Wilhelm Conrad Roentgen (1845–1923)I. Tổng quát về tia X 1. Tia X là gì? là một dạng của sóng điện từ. có bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nm có 2 loại: tia X cứng và tia X mềmI. Tổng quát về tia X 1. Tia X là gì?TÍNH CHẤTKhả năng xuyên thấu lớn.Gây ra hiện tượng phát quang ở một sốchất.Làm đen phim ảnh, kính ảnh.Ion hóa các chất khí.Tác dụng mạnh lên cơ thể sống, gây hại chosức khỏe.I. Tổng quát về tia X 2. Cách tạo ra tia X Tia X được phát ra khi các electron hoặc các hạt mang điện khác bị hãm bởi một vật chắn và xuất hiện trong quá trình tương tác giữa bức xạ γ với vật chất. Thông thường để tạo ra tia X người ta sử dụng electron.II. Tinh thể 1. Cấu trúc Tinh thể là sự sắp xếp tuần hoàn trong không gian của các nguyên tử hoặc phân tửII. Tinh thể 2. Chỉ số Miller nút : hkl chiều : [hkl] mặt : (hkl) Một họ mặt song song và cách đều nhau được biểu thị bằng các chỉ số Miller như nhau.II. Tinh thể 2. Chỉ số Miller Họ mặt có chỉ số Miller càng nhỏ có khoảng cách giữa hai mặt kế nhau càng lớn và có mật độ các nút mạng càng lớn.II. Tinh thể 3. Mạng đảo Mặt phẳng trong không gian thực có thể biểu diễn bằng một nút mạng trong không gian đảo. Mỗi nút mạng đảo tương ứng với một mặt (hkl) của tinh thể. a∗ .a = b∗ .b = c∗ .c = 1 uur r uur r uur r a∗ .b == b∗ .c = c∗ .a = 0 Vectơ a, b, c là các vectơ đơn vị tinh thể Vectơ a*, b*, c* là các vectơ đơn vị của ô cơ bản trong mạng đảoIII. Nhiễu xạ tia X 1. Hiện tượng Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Chiếu lên tinh thể một chùm tia X, mỗi nút mạng trở thành tâm nhiễu xạ và mạng tinh thể đóng vai trò như cách tử nhiễu xạ.III. Nhiễu xạ tia X 2. Định luật Vulf – Bragg Định luật Bragg giả thiết rằng mỗi mặt phẳng nguyên tử phản xạ sóng tới độc lập như phản xạ gương. nλ = 2dhkl sin θ Phương trình Vulf – Bragg: n được gọi là “bậc phản xạ” Phương trình này biểu thị mối quan hệ giữa góc các tia nhiễu xạ θ và bước sóng tia tới λ, khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử d.III. Nhiễu xạ tia X 3. Cường độ nhiễu xạ e4 Nhiễu xạ bởi điện tử tự I = I 0 2 2 4 sin 2 ( 2θ ) do: r me c Nhiễu xạ bởi nguyên tử: Thừa số tán xạ nguyên tử f mô tả hiệu su ất tán xạ trên một h ướng riêng biệt ( ) (F ) 2 2 Nhiễu xạ bởi ô mạng cơ I = ψ g g g bản: Với ψg là hàm sóng của chùm nhiễu xạ, Fg là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X)IV. Phương pháp phân tích tinh thể 1. Nhiễu xạ đơn tinh thểPhương pháp ảnh Laue: Giữ nguyên góc tới θ và thay đổi bước sóng λ để thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg. Chùm tia X liên tục được chiếu lên mẫu đơn tinh thể và tia nhiễu xạ được ghi nhận bởi các vết nhiễu xạ trên phim.IV. Phương pháp phân tích tinh thể 1. Nhiễu xạ đơn tinh thểPhương pháp ảnh Laue: Trên ảnh Laue ta thấy các vết nhiễu xạ phân bố theo các đường cong dạng elip, parabol hay hyperbol đi qua tâm ảnh. Các đường cong này gọi là các đường vùng bởi mỗi đường cong đó chứa các vết nhiễu xạ của các mặt thuộc một vùng mặt phẳng trong tinh thể.IV. Phương pháp phân tích tinh thể 1. Nhiễu xạ đơn tinh thểPhương pháp ảnh Laue: S1 2φ O S0 Màn phim PIV. Phương pháp phân tích tinh thể 1. Nhiễu xạ đơn tinh thểPhương pháp ảnh Laue: Phương pháp phản xạ: Các vết nhiễu xạ nằm trên đường hyperbol. Phương pháp truyền qua : Các vết nhiễu xạ nằm trên một đường elip.IV. Phương pháp phân tích tinh thể 1. Nhiễu xạ đơn tinh thểPhương pháp đơn tinh thểquay: Giữ nguyên bước sóng λ và thay đổi góc tới θ. Phim được đặt vào mặt trong của buồng hình trụ cố định, đơn tinh thể được gắn trên thanh quay đồng trục với buồng. Tất cả các mặt nguyên tử song song với trục quay sẽ tạo nên các vết nhiễu xạ trong mặt phẳng nằm ngang. Phổ nhiễu xạ ...