Рентген диффракцийн аргууд

Монгол Улсын Их Сургууль

Хэрэглээний шинжлэх ухаан инженерчлэлийн сургууль

Цөмийн эрчим хүч III-р курс

А.Цэндсүрэн

Э.Батцэцэг

А.Оюунболд

Рентген диффракцийн аргууд• Лауе-н арга• Нунтаг арга

Рентген диффракцийн аргууд

Лауе-гийн арга

чиглэлНэг кристал

Олон өнгийн beamFixed Angle

Нунтаг арга

Оронт торын параметрPolycrystal (powdered)

Нэг өнгийн beamVariable Angle

Лауе-н арга

• Лауе-н арга нь нэг кристалын байрлал мэдэгдэж байгаа үед түүний чиглэлийг тодорхойлоход хэрэглэгддэг.

• Лауе-н аргаар: Рентген туяа кристалаар дайрч өнгөрөхөд Кристал загварын хэлбэрээр фотографикийн хальсанд буусанаар рентген ялгарна. Үүнийг лауе-н фотографик гэнэ.

Буцаж ойлгох (тусгал) лауе-н арга• Энэ аргад детектор рентген

үүсгүүр болон кристалын хооронд байрладаг. Тэгээд beams буюу туяанууд буцах чигт дифракцлаад бүртгэгдэнэ.

• Лауе-н тусгалын конусын нэг тал шилжсэн гэрлийн туяагаар тодорхойлогддог. Детектор буюу film конустай огтлолцоход дифракцийн цэгүүд ерөнхийдөө гипербол хэлбэртэй оршдог.

Дамжуулагч лауе• Дамжуулагч лауе-н

аргад ,film буюу детектор кристалын ард байрладаг ба кристалаар нэвтрэн өнгөрсөн гэрлийн туяануудыг бүртгэх зорилоготой.

• Лауе-н тусгалын конусын нэг тал шилжсэн гэрлийн туяагаар тодорхойлогддог. Детектор буюу film конустай огтлолцоход дифракцийн цэгүүд ерөнхийдөө эллипс буюу зууван хэлбэртэй оршдог.

Laue Pattern-лауе-н загвар

• Цэгэн загварын тэгш хэм нь хэсэг гэрлийн туяаны чиглэлийн дагуу үзэгдэхэд кристалын тэгш хэмийг ойлгодог. Лауе арга нь рентген туяаны үргэлжилсэн спектертэй гэрлийн дүрслэлийг ашиглан кристал нэг бүрийн чиглэлийг тодорхойлоход ихэвчлэн ашигладаг.

Лауе-н аргаар кристалын байрлалыг тодорхойлох нь

• Ерөнхийдөө бол лауе-н арга нь кристалын чиглэлийг тодорхойлоход ихэвчлэн ашиглагддаг. Иймээс лауэ-н аргаар кристалын байрлалыг тодорхойлж болох юм.

Хэд хэдэн долгионы уртууд өөр өөр байрлалаас хавтангуудын ижил set –д ойж болно. Өөр байрлалын тусгалууд (ойлтууд ) детекторт ижил цэг дээр давхацдаг. Энэ нь кристалын байрлалыг цэгээр тодорхойлход бэрхшээлтэй болгодог.

Нунтаг арга

Нунтаг аргыг оронт торын параметрүүдийг судлахад хэрэглэдэг. Оронт торын параметрүүд нь a, b, c гэсэн нэгж векторт харгалзах кристаллын эгэл үүрийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн юм. Энэхүү аргыг ашиглан материалын бүтэцийн шинж чанарыг тодорхойлоход хэрэглэдэг.

Хими

Физик

Биохими

Материал судлал

Геологи

Архилоги

Рентген диффракцийн аргад яагаад нунтагыг хэрэглэдэг вэ ?

ЛАУЭ-н аргаар кристалын чиглэлийг тодорхойлж болдог бол Нунтаг диффракцийн үзүүлэлтээр нь материалын бүтэц шинж чанарыг тодорхойлдог.

40 60 80 1000

100

200

300

400

500

600Si powder neutron diffraction patternC2 Chalk River = 1.329 Å

Inte

nsity (

co

un

ts)

2 (0)

Санамсаргүй чиглэгдсэн кристаллуудын үзүүлэлтүүд:

1 single crystal

few crystals

• Хэрэв нэг кристал дээр монохроматик (нэг өнгийн) рентген цацраг тусвал Үүний үр дүнд 1-2 цацраг диффракцлагдана.

• Хэрэв санамсаргүй тохиолдолд хэдэн арван кристалл дээр байрласан дээжийг бүрдэхэд Цацраг диффракцлагдаж гадаргуу дээр хэд хэдэн конус урагшаа болон арагшаагаа бүх чиглэлд үүснэ.

• Хэдэн зуун кристалл дээж буюу нунтаг дээж диффраклагдаж конус үүсгэдэг.

Санамсаргүй чиглэгдсэн кристаллуудын үзүүлэлтүүд:

• Тойрог хальс нь диффракцийн хэв маягийг бүртгэхэд ашигладаг.

• Хэрэв нэг кристал дээр монохроматик (нэг өнгийн) рентген цацраг тусвал Үүний үр дүнд 1-2 цацраг диффракцлагдана.

• Хэрэв санамсаргүй тохиолдолд 1 кристалл дээр байрласан хэдэн арван дээжээс бүрдэхэд Цацраг диффракцлагдаж гадаргуу дээр хэд хэдэн конус урагшаа болон арагшаагаа бүх чиглэлд үүснэ.

• Хэдэн зуун кристалл дээж буюу нунтаг дээж диффраклагдаж конус үүсгэдэг.

Debye Scherrer Camera Нунтаг диффракцад зориулсан хамгийн энгийн камернуудЖижиг хоолойноос бүрддэг. Энэ хоолойд шилээр хийгдсэн диффракцилдаггүйТундасжуулсан материалын маш жижиг хэсэг байдаг.Debye Scherrer камерын голд нь дээжийг байрлуулана.

• Нунтаг диффракцийг Браггын хуулиар тодорхойлдог

• Цацрагийн тэнхлэг болон цацраг хоорондох өнцгийг сарнил өнцөг гэх ба кристалграфид үргэлж 2 гэж тэмдгэлдэг. (Үзэгдэх гэрлийн сарнилыг гэж нэрлэдэг.)

• Браггын хуулийн дагуу цагираг тус бүр дээр кристалл дээж нь тодорхой оронт торын вектор G-д харгалзана. Энэ сарнилын векторыг дараах байдалаар тодорхойлно.

Diffraction, or coherent scattering

Diffraction angle 2q

Inte

nsity

Gas

LiquidAmorphous

Crystal

Diffraction angle 2q

Inte

nsity

Diffraction angle 2q

Inte

nsity

Нунтаг арга хэрэглээ Дүн шинжилгээ хийх бусад аргатай харьцуулахад, нунтаг дифракцын арга нь илүү хурдан бүтээмжтэй байдаг ба дээж бэлтгэх шаардлагагүйгээр олон хэсэг холимогийг эвдэхгүйгээр шуурхай шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. Энэ нь лабораторын орчинд дэлхий даяар маш их байгаа үл мэдэгдэх материал дүн шинжилгээ хийж байдаг ба эдгээрийг төмөр боловсруулах үйлдвэр, эрдэс судлал, шүүх шинжлэх ухаан, археологи, хураангуй асуудал физик, биологийн болон эмийн шинжлэх ухааны зэрэг салбаруудад ашиглагддаг.

Дифракцын өгөгдөлийг Нунтаг Дифракцын файл хэрэглэнэ тодорхойлдог (PDF), эсвэл олон улсын төв болох кэмбриджийн бүтцийн мэдээллийн сан болон олон улсын мэдээллийн төв зэрэг тодорхой стандарт эсвэл мэдээллийн санд дифракцын загварын харьцуулах замаар хийгддэг. Техник хангамж, програм хангамж болон оптик мэдрэгч, шинжилгээний хурд, харьцангуй техник шинжилгээний чадвар зэрэг зүйлс сайжруулсан илүү боловсронгуй болсоор байна

Нунтаг арга хэрэглээ

JD Hanawalt, 1930-аад онд Dow Chemical лабраторт аналитик химичээр ажиллаж байхдаа мэдээллийн сан бий болгох боломжийг ойлгох шинжилгээний анхдагч юм. Өнөөдөр Дифракцын мэдээлэл (Нунтаг Дифракцын судлалын урьд нь хамтарсан хороон) олон улсын төвийн Нунтаг Дифракцын Файл (PDF) төлөөлдөг. Энэ нь дэлхийн програм хангамж хөгжүүлэгчид болон тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгчдийн ажлаар дамжуулан компьютер хайж болхоор хийсэн байдаг. Нунтаг Дифракцын Файл мэдээллийн санд 550,000 гаруй лавлах материал одоо байгаа бөгөөд эдгээр мэдээллийн сан дифракцын дүн шинжилгээ хийх програм хангамж нь олон дэлхийн тархсан байдаг. Нунтаг Дифракцын файл нь органик ба органик бус лавлах материал агуулсан байдаг ба ашигт малтмал, металл, хайлш, , нотолгоо, хагас дамжуулагч, олон нууц файл зэргийг агуулсан байдаг.

Нунтаг арга хэрэглээ

Ашигласан материал

• http://www.matter.org.uk/diffraction/x-ray/laue_method.htm

• http://www.matter.org.uk/diffraction/x-ray/powder_method.htm

• http://en.wikipedia.org/wiki/Powder_diffraction• http://

chemwiki.ucdavis.edu/Analytical_Chemistry/Instrumental_Analysis/Diffraction/Powder_X-ray_Diffraction1

• http://www.physics.nus.edu.sg/~L3000/Level3manuals/Laue%20Diffraction.pdf

Анхаарал хандуулсанд баярлалаа