Рентгеноструктурный анализ
| Вид материала | Программа курса |
- Рабочая программа дисциплины «рентгеноструктурный анализ», 79.72kb.
- Аннотация к рабочей программе дисциплины «Рентгеноструктурный анализ» для направления, 27.36kb.
- Рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализ, 207.85kb.
- Реферат Отчет, 51.81kb.
- Вопросы к экзамену по дисциплине «Анализ финансовой отчетности», 30.91kb.
- Библиографический указатель составлен на основе просмотра рж винити сер.«Физика» иСер.«Геология», 12.67kb.
- Бизнесс планирование инновационной фирмы. Совершенствование фирмы организационной структуры, 17.43kb.
- Хлопаева Наталья Анатольевна Креативные методы анализа текстов сми как инструмент коммуникационного, 1376.58kb.
- О. Ю. Якубовская 2011 г. Дисциплина: Экономический анализ Специальность: 080108 Банковское, 30.73kb.
- Анализ хозяйственной деятельности предприятия, 459.04kb.
РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
(специализации 010406, 010409, 010422)
Аннотация
Курс предназначен для ознакомления студентов с основными принципами дифракционного анализа атомной структуры кристаллических материалов: Вводятся важнейшие понятия современной кристаллографии, на атомном уровне рассмотрены особенности точечных и пространственных групп, методы определения характеристик симметрии. Рассмотрены физические основы взаимодействия рентгеновских лучей а также электронов и медленных нейтронов с веществом. Анализируются основные экспериментальные задачи при дифракционных исследованиях атомно-кристаллической структуры, реальной структуры, при изучении структурных процессов при фазовых превращениях. Специальное внимание уделяется структурным состояниям, установленным в последние десятилетия - квазикристаллы, модулированные структуры, фуллерены. Предполагается знакомство студентов с основными разделами физики и общей химии.
Программа курса
I. Элементы кристаллографии. Теория пространственной решетки..
- Узловая прямая. Кристаллографическая плоскость. Элементарная ячейка. Постоянные решетки. Виды симметрических преобразований. Закрытые элементы симметрии.
- Сочетания элементов симметрии. Генерирование элементов симметрии. Кристаллографические точечные группы. Кристаллографические системы - сингонии. Матричное представление операций симметрии и точечных групп. Предельные группы Кюри. Точечные группы икосаэдрической сингонии. Понятие о квазикристалле.
- Трансляционные группы. Правила выбора элементарной ячейки и 14 решеток Браве. Сопоставление понятий - кристаллическая решетка и атомная структура кристаллов.
- Трансляция, как элемент симметрии. Винтовые оси, плоскости скользящего отражения. Матричное представление открытых элементов симметрии. Обозначения групп симметрии согласно международной системе.
- Правильные системы точек, орбиты точек. Кратность общих и частных эквивалентных положений. Понятие о рациональном расположении и числе атомов в ячейке в соответствии с кратностью позиций. Полное описание известной структуры кристалла. Плотнейшие шаровые упаковки. Дефекты упаковки. Тетра - и окто - поры в структуре.
- Кристаллические многогранники. Простые формы - орбиты плоскостей. Идеальные фигуры Платона, как простые формы кубической и икосаэдрической сингоний. Решетка и комплекс решетки. Виды кристаллографических проекций - линейная, гномоническая, стереографическая, гномостереографическая. Сетка Вульфа.
- Метрика обратного пространства. Обратная решетка и ее связь с характеристиками атомно-кристаллической решетки.
II. Получение рентгеновских лучей и их взаимодействие с веществом.
- Рентгеновские аппараты. Типы конструкций рентгеновских трубок.
- Спектр в рентгеновском диапазоне.
- Синхротронное излучение: физические принципы получения СИ и применения в исследованиях и в технике.
- Поглощение и рассеяние рентгеновских лучей в веществе. Линейные коэффициенты поглощения, зависимость от длины волны и атомного номера. Избирательное поглощение и фильтры.
- Рассеяние свободным электроном. Формула Томсона. Функция атомного рассеянии. Вывод общего выражения, понятие о методах расчета атомной амплитуды рассеяния.
III. Дифракция рентгеновских лучей в кристалле.
- Геометрическая теория дифракции на трехмерной решетке рассеивающих центров. Уравнение Вульфа-Брэгга в векторном и скалярном выражении. Построение Эвальда. Граница зоны Бриллюэна.
- Основные дифракционные схемы в представлении обратной решетки: метод Лауэ, метод порошка, метод вращения (качания), методы широко расходящегося пучка, дифрактометрия поли кристаллического объекта и монокристалла.
- Интенсивность рентгеновских рефлексов. Рассеяние одной элементарной ячейкой. Структурная амплитуда, вывод общего выражения.
- Интерференционная функция Лауэ. Задача о рассеянии малым кристаллом. Условия появления дифракционных максимумов. Форма и размеры узлов обратной решетки.
- Переход к рабочим формулам интенсивности. Фактор интегральности. Понятие об удельной отражательной способности системы плоскостей. Тепловой фактор. Фактор повторяемости. Угловой фактор.
- Анализ структурных амплитуд. Систематические погасания рентгеновских рефлексов, связанные с типом решетки Браве, с наличием винтовых осей, с наличием плоскостей скользящего отражения.
- Синтез Фурье, как метод анализа атомной структуры кристаллов. Разложение электронной плотности в трехмерный ряд Фурье, структурные амплитуды как коэффициенты ряда. Обратная решетка, веса узлов, геометрический образ разложения Фурье.
IV.Основные задачи, решаемые методами рентгеноструктурного анализа.
- Этапы анализа неизвестной структуры. Последовательность применения различных схем съемки при определении сингонии, решетки Браве, точечной и пространственной групп, числа атомов в элементарной ячейки. Экспериментальные и расчетные методы определения координат атомов в ячейке. Метод проб и ошибок. Синтез Паттерсона. Синтез Фурье.
- Задачи анализа металлических систем. Идентификация фазовых областей на диаграммах состояния. Упорядочение твердых растворов. Дисперсионное твердение в сплавах, «двумерные» зародыши при старении дюралюминия.
- Экспериментальные задачи при исследовании структурных превращений и апериодических кристаллов: бездиффузионные мартенситные превращения, политипные кристаллы, модулированные несоизмеримые-структуры, квазикристаллы, семейство фуллеренов.
V. Основы электронографии и нейтронографии.
- Электронография. Принцип и особенности метода дифракции быстрых электронов. Области применения. Основные задачи для дифракции медленных электронов.
- Нейтронография. Ядерное рассеяние - принципы применения. Магнитное рассеяние, определение упорядочения магнитных моментов в структуре ферро- и антиферромагнетиков.
VI. Рентгеновская дифракционная микроскопия.
- Понятие о кинематическом и динамическом приближениях теории дифракции. Первичная и вторичная экстинкция. Идеальный кристалл. Идеально мозаичный кристалл.
- Анализ реальной структуры кристалла. Метод Берга-Баррета. Методы Фудживара, Шульца, углового сканирования.
- Методы изучения совершенных кристаллов, использование явлений в рамках динамической теории. Схема Ланга. Эффект аномального прохождения, метод Бормана.