[по имени амер физика И. А. Раби (I. I. Rabi)], резонансный метод исследования магн моментов ядер, атомов и молекул и внутримол

Вид материала

Документы

Содержание М. А. Блохин. Рентгенография материалов Определение числа, размеров и разориентировки кристаллитов. I()=Аехр{-B/}, где А Фазовый анализ. Фазовые превращения. Определение типа тв. раствора и границы растворимости. Исследование ближнего и дальнего порядка. Рентгенографич. исследование теп­ловых колебаний. Исследование радиац. повреждений. Уманский, Н. В. Чириков. Рентгеноструктурный ана­лиз Реомюра шкала Рис. 1. Измерение n по углу преломления. Рис. 2. Измерение n с использованием явления ПВО. Рис. 3. Принцип действия интерференц. ре­фрактометра. М.В. Лейкин. Рефракция волн Рис. 1. а — ход звук. лучей при убывании темп-ры с высотой; б — ход звук. лучей при возрастании темп-ры с высотой. Рис. 2. Влияние вет­ра на ход звук. лу­чей. ... Полное содержание

Подобный материал:

• 32. Эволюция понятия элементарная частица. Неизменность свойств ядер, атомов, молекул, 827.07kb.
• Молекулярная физика и термодинамика статистический и термодинамический методы Молекулярная, 12.67kb.
•  Элементы квантовой механики и физики атомов, молекул, твердых тел, 156.85kb.
• X международная конференция Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул ampl, 299.2kb.
• Магнитные свойства молекул, 29.04kb.
• Моделирование структур молекул по Огжевальскому, 61.04kb.
• Десятая новая лекция аксиомы единства канарёв, 209.76kb.
• Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности, 79.71kb.
• Молекулярная физика и термодинамика. Лекция №1 Молекулярно-кинетическая теория Основные, 10053.18kb.
• Вегето- резонансный тест Оценка по методу Кузьменко (метод Накатани) Диабат (метод, 12.28kb.

Регистрация Р. и. Изображение предметов в Р. и. получают на спец. рентг. фотоплёнке, содержащей по­вышенное кол-во AgBr (см. Рентгено­грамма).

Р. и. больших интенсивностей мож­но регистрировать с помощью иониза­ционной камеры, средних и малых ин­тенсивностей при <3Å— сцинтилляционным счётчиком с кристаллом NaI (Tl) при 0,5<<5Å — отпаянным пропорциональным счётчиком, при 1<<100Å — проточным пропорц. счётчиком, при <120Å — полупро­водниковым детектором. В области очень больших (~10—10³ Å) для ре­гистрации Р. и. могут быть использо­ваны вторично-электронные умножите­ли (ВЭУ) или каналовые электронные умножители (КЭУ), а также координатно-чувствительные микроканальные пластины.

Применение Р. и. Наиболее широкое применение Р. и. нашло в медицине для рентгенодиагностики и рентгеноте­рапии, в дефектоскопии, в рентгенов­ском структурном анализе, рентгенов­ской топографии, рентгеновской мик­роскопии, рентгеновской спектроско­пии, спектральном анализе рентгенов­ском, рентг. астрономии.

• Б л о х и н М. А., Физика рентгенов­ских лучей, 2 изд., М., 1957; его же, Методы рентгеноспектральных исследова­ний, М., 1959; Рентгеновские лучи. Сб. под ред. М. А. Блохина, пер. с нем. и англ., М., 1960; X а р а д ж а Ф., Общий курс

рентгенотехники, 3 изд., М.—Л., 1966; М и р к и н Л. И., Рентгеноструктурный анализ. Справочное руководство, М., 1976; Майзель А., Леонхардт Г., Сар­ган Р., Рентгеновские спектры и химиче­ская связь, пер. с нем., К., 1981; Б л о х и н М. А., Швейцер И. Г., Рентгеноспектральный справочник, М., 1982.

^ М. А. Блохин.

РЕНТГЕНОГРАММА, зарегистриро­ванное на фотоплёнке (фотопластинке) изображение объекта, возникающее в результате вз-ствия с ним рентгенов­ского излучения. При таком вз-ствии может происходить поглощение, от­ражение или дифракция рентгенов­ских лучей. Пространств. распределе­ние интенсивности излучения после вз-ствия, фиксируемое на Р., отражает строение объекта.

Абсорбционные Р. регист­рируют «теневое» изображение объек­та, возникающее вследствие неодина­кового поглощения рентг. излучения разными участками объекта. Они при­меняются в медицине, биологии, дефек­тоскопии, рентгеновской микроскопии.

Д и ф р а к ц и о н н ы е Р. получа­ются в рентг. камерах и регистрируют дифракц. рассеяние рентг. излучения крист. образцами. Они используются для решения задач рентгеновского структурного анализа, рентгеногра­фии материалов, рентгеновской топо­графии. В зависимости от типа иссле­дуемого в-ва (поли- или монокристал­лы), характера излучения (непрерыв­ного спектра или монохроматическое), а также от геом. условий съёмки ди­фракц. Р. наз. дебаеграммами, лауэграммами, Р. вращения или качания (получаются в результате вращения или качания кристалла во время съём­ки), вайсенбергограммами и кфорограммами (Р., получаемые при син­хронном вращении монокристалла и перемещении фотоплёнки), косселеграммами (Р., получаемые в широко­расходящемся пучке монохроматич. рентг. излучения), рентг. топограммами.

К дифракционным относятся также Р. малоуглового рассеяния, к-рые ре­гистрируют дифракц. картину при ма­лых углах рассеяния (вблизи первич­ного пучка), создаваемую крист. те­лами с большим периодом решётки, а также возникающую в результате диф­фузного рассеяния на микронеоднородностях исследуемого в-ва.

Р., фиксирующие распределение ин­тенсивности рентг. излучения, испы­тавшего полное внеш. отражение от поверхности исследуемого тела, ис­пользуются в рентг. рефлектометрии для оценки физ. и геом. параметров поверхностных слоев и тонких плёнок.

Съёмка Р. осуществляется на разл. светочувствит. материалы, выбор к-рых зависит от целей исследования. Чаще всего Р. не требуют дальнейшего оптич. увеличения, и поэтому их съём­ка производится на рентг. или поляроидную плёнку с невысоким разреше­нием. Дифракц. и абсорбц. микрорент­генограммы и рентг. топограммы, нуж­дающиеся в последующем оптич. увеличении, снимают на мелкозернистые фотоплёнки и пластинки, имеющие вы­сокое разрешение.

Е. П. Костюкова.

^ РЕНТГЕНОГРАФИЯ МАТЕРИАЛОВ, область исследований, занимающаяся решением разнообразных задач мате­риаловедения на основе рентг. диф­ракц. методов (см. Дифракция рентге­новских лучей, Рентгеновский струк­турный анализ). В Р. м. исследуют как равновесные, так и неравновесные со­стояния материалов, изучают их крист. структуру, фазовый состав и его изменения, строят фазовые диаграм­мы, исследуют состояние деформиро­ванных (или подвергнутых к.-л. др. воздействиям) материалов, процессы упорядочения и явления ближнего порядка.

В Р. м. используют дифракцию рентгеновских лучей, получая в рент­геновских камерах рентгенограммы моно- или поликрист. образцов или ре­гистрируя распределение рассеянного рентг. излучения в рентгеновских дифрактометрах. Рассмотрим нек-рые ме­тоды Р. м.

^ Определение числа, размеров и разориентировки кристаллитов. Раз­меры кристаллитов поликрист. мате­риалов существенно влияют на их механич. св-ва. Число N достаточно крупных (~0,5—5 мкм) кристаллитов, участвующих в отражении рентг. лу­чей, определяется числом n точечных рефлексов, составляющих дебаевское кольцо рентгенограммы (см. Дебая — Шеррера метод): N=2n/acos, где а — пост. величина (параметр аппа­ратуры),  — брэтговский угол. Сред­ний объём кристаллита — отношение объёма образца к N.

Рентгенографич. методы позволяют определять углы разориентировки и размеры блоков мозаичной структу­ры — областей с правильным строе­нием, повёрнутых одна относительно другой (разориентированных) на очень малые углы. Хар-ки мозаичности оп­ределяют прочность материалов и свя­заны с плотностью дислокаций. О ср. размерах D блоков мозаики ~0,05—0,1 мкм судят по размытию (уширению) дебаевских колец: D = /cos, где  — полуширина размытой линии. Ср. угол  разориентировки блоков определяют по эффектам двойного рассеяния рентг. излучения в малоуг­ловой области (при =20,5°), когда первично отражённый луч отражается ещё раз от подходящим образом ориен­тированного блока в направлении ис­ходного пучка. В окрестности первич­ного луча появляется дополнит. диф­фузное рассеяние, интенсивность к-ро­го I() определяет :

^ I()=А^-1ехр{-B²/²}, где А и В — пост. величины.

Определение остаточных напряже­ний. Рентгенографич. определение ма­кронапряжений в простейшем случае сводится к измерению смещения дебаев-

645


ской линии . При норм. напряжени­ях 0 смещение  связано с а выраже­нием: =Ectg•/, где Е — Юнга модуль,  — Пуассона коэффициент (см. Модули упругости).

Микронапряжения, как и измель­чение блоков мозаики, приводят к уширению дебаевских линий. Если уширение обусловлено только микро­напряжениями, то ср. их величина (для кристаллов кубич. сингонии): a/a=/4ctg.

^ Фазовый анализ. Р. м. позволяет производить качеств. и количеств. фа­зовый анализ гетерогенных смесей. Каждая фаза данного в-ва даёт на рентгенограмме характерное отраже­ние, что позволяет осуществлять ка­честв. фазовый анализ. В количеств. фазовом анализе по отношению интенсивностей отражений определяемой фазы и эталона, находящихся в смеси, определяют концентрацию фазы.

^ Фазовые превращения. Р. м. при­меняют для исследования изменений в пресыщенном тв. растворе, обуслов­ленных его распадом (старением) и, следовательно, возникновением новых фаз и (или) исчезновением старых. Распад тв. растворов сопровождается изменением их физ. и механич. св-в. Температурно-временная зависимость концентрации фаз даёт возможность изучать кинетику процессов и научно выбирать режимы термообработок, оп­ределять энергию активации процесса и т. д.

^ Определение типа тв. раствора и границы растворимости. Для установ­ления типа тв. раствора в Р. м. опре­деляют кол-во n атомов в элем. ячейке раствора, используя рентгенографич. данные о её объёме Q и значении плот­ности раствора :n=(Q/A)•1,66•10^-24, где А — ср. взвешенная ат. масса. Сопоставляя n с числом атомов в элем. ячейке растворителя N, определяют тип раствора (при n=N — раствор замещения, при n>N — раствор внед­рения, при n — раствор вычита­ния) .

Для установления границы раство­римости в тв. состоянии в Р. м. ана­лизируют изменения периодов крист. решётки при повышении концентра­ции раствора. Концентрация, при к-рой период решётки (для двух ком­понентных растворов) перестаёт ме­няться при дальнейшем изменении состава, определяет предельную раст­воримость для данной темп-ры. По найденным значениям предельной рас­творимости для разл. темп-р строят границу растворимости.

^ Исследование ближнего и дальнего порядка. В тв. растворах атомы компо­нентов распределены, как правило, не хаотично, а с нек-рой корреляцией (см. Дальний и ближний порядок). Когда корреляция существует только в ближайших координац. сферах, воз­никает либо ближнее упорядочение

(напр., в сплавах Fe—Si и Fe—Al), либо ближнее расслоение (в Cr—Mo и Si—Ge). Рентгенографически это можно обнаружить по появлению до­полнит. диффузного фона. С помощью Р. м. установлено, что при понижении темп-ры в тв. растворах с ближним расслоением происходит распад на два твёрдых раствора (напр., Al—Zn), а в растворах с ближним упорядочением при этом возникает дальний порядок (напр., Fe₃Al).

^ Рентгенографич. исследование теп­ловых колебаний. Для исследования используют рентгенографич. методику измерения диффузного рассеяния рентг. лучей, вызванного тепловыми колебаниями на монокристаллах. Эти измерения позволяют получить дис­персионные кривые =f(k) (где  — частота, a k — волновой вектор уп­ругих волн в кристалле) по разл. на­правлениям. Знание дисперсионных кривых даёт возможность определить упругие константы кристалла, вычис­лить константы межатомного вз-ствия и рассчитать фононный спектр кри­сталла.

^ Исследование радиац. повреждений. Р. м. позволяет установить изменения структуры кристаллич. тел под дейст­вием проникающей радиации (напр., изменение периодов решётки, возник­новение диффузных максимумов), а также исследовать структуру радио­активных в-в. Дефекты в достаточно крупных и почти совершенных моно­кристаллах исследуют методами рентг. топографии.

• Уманский Я. С., Рентгеногра­фия металлов и полупроводников, М., 1969; его же, Рентгенография металлов, М., 1967; Иверонова В. И., Р е в к е в и ч Г. П., Теория рассеяния рентгенов­ских лучей, М., 1972; Хачатурян А. Г., Теория фазовых превращений и струк­тура твёрдых растворов, М., 1974; Криво­глаз М. А., Применение рассеяния рент­геновских лучей и тепловых нейтронов для исследования несовершенств в кристаллах, К., 1974; Конобеевский С. Т., Дей­ствие облучения на материалы, М., 1967; Уманский Я. С., Чириков Н. В., Диффузия и образование фаз, М., 1974; Warren В. Е., X-ray diffraction, Rea­ding (Mass.), 1964; S с h u l z e G. R., Metallphysik, 2 Aufl., В., 1974.

Я. С. ^ Уманский, Н. В. Чириков.

РЕНТГЕНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, лю­минесценция, возбуждаемая рентге­новским и -излучениями частный случай радиолюминесценции. Наиб. важное применение Р. (первое тех­нич. применение люминесценции во­обще) — получение изображений на рентг. экранах.

^ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНА­ЛИЗ, см. Рентгеновский структурный анализ.

РЕНТГЕН-ЭКВИВАЛЕНТ физиче­ский (РЭФ), см. ФЭР.

РЕОЛОГИЯ (от греч. rheos — течение, поток и logos — слово, учение), на­ука о деформациях и текучести в-ва. В Р. рассматривают процессы, свя­занные с необратимыми остаточными деформациями и течением разнообраз­ных вязких и пластич. материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных

систем и др.), а также явления релак­сации напряжений, упругого после­действия и т. д. Р. тесно переплетает­ся с гидромеханикой, теориями упруго­сти, пластичности и ползучести. В ос­нову Р. легли законы И. Ньютона о сопротивлении движению вязкой жид­кости и Навье — Стокса уравнения движения несжимаемой вязкой жид­кости.

С проблемами Р. приходится встре­чаться при разработке технологии разнообразных производств. процес­сов, при проектных работах и конст­рукторских расчётах, относящихся к самым разл. материалам: металлам (особенно при высоких темп-рах), композиц. материалам, полимерным си­стемам, нефтепродуктам, глинам и др. грунтам, горным породам, строит. ма­териалам (бетонам, силикатам и др.), пищевым продуктам и т. д.

В Р. существует неск. подразделов. Теор. Р. (феноменологич. Р., или мак­рореология) может рассматриваться как часть механики сплошных сред, она занимает промежуточное положе­ние между гидромеханикой и теорией упругости, пластичности и ползучести. В Р. устанавливают зависимости меж­ду механич. напряжениями и дефор­мациями, а также исследуют их из­менения во времени. При обычных в механике сплошных сред допуще­ниях об однородности и сплошности материала в теор. Р. решают разные краевые задачи деформирования и те­чения твёрдых, жидких и иных тел. Осн. внимание обращается на сложное реологич. поведение в-ва, напр. когда одновременно проявляются вязкие и упругие св-ва или вязкие и пластические. Общее реологич ур-ние состояния в-в пока не установлено, имеются ур-ния лишь для отд. част­ных случаев. Для описания реологич. поведения материалов пользуются ме­ханич. моделями, для к-рых состав­ляют дифференц. уравнения, куда входят разл. комбинации упругих и вязких хар-к. Реологич. моделями пользуются при изучении механич. св-в полимеров, внутр. трения в тв. телах и др. св-в реальных тел.

Эксперим. Р. (реометрия) опреде­ляет различные реологич. св-ва в-в с помощью спец. приборов и испытат. машин.

Микрореология исследует деформа­ции и течение в микрообъёмах, напр. в объёмах, соизмеримых с размерами ч-ц дисперсной фазы в дисперсных си­стемах или с размерами атомов и мо­лекул.

Биореология исследует течение раз­нообразных биол. жидкостей (напр., крови, синовиальной и плевральной жидкостей), деформации разл. тка­ней (мышц, костей, кровеносных сосу­дов) у человека и животных.

• Р е й н е р М., Реология, пер. с англ., М., 1965; Воларович М. П., Малинин Н. И., Исследования в об­ласти феноменологической реологии, «Ин­женерно-физический журнал», 1969, т. 16, №2; Виноградов Г. В., Мал-

646


кин А. Я., Реология полимеров, М., 1977; Б и б и к Е. Е., Реология дисперсных сис­тем, Л., 1981. Я. И. Малинин.

^ РЕОМЮРА ШКАЛА, температурная шкала, предложенная в 1730 франц. учёным Р. А. Реомюром (R. A. Reau­mur). Единицей Р. ш. явл. градус Реомюра (°R), равный 1/80 части тем­пературного интервала между точ­ками таяния льда (0°R) и кипения во­ды (80°R): i°R=l,25°C. P. ш. прак­тически вышла из употребления.

РЕПЛИКА (от лат. replico — отражаю, повторяю), 1) в оптике — копия с дифракционной решётки, получаемая изготовлением отпечатка решётки на желатине или спец. пластмассе; 2) в электронной микроскопии — копия-отпечаток (в виде тонкой плёнки угле­рода, коллодия и др.) поверхности ис­следуемого объекта, к-рую рассмат­ривают в электронном микроскопе вместо самого объекта.

РЕФРАКТОМЕТРИЯ (от лат. refractus — преломлённый и греч. metreo— измеряю), раздел оптич. техники, по­свящённый методам и средствам из­мерения показателя преломления га твёрдых, жидких и газообразных сред в разл. участках спектра оптического излучения.

Осн. методами Р. являются: 1) ме­тоды прямого измерения углов пре­ломления света при прохождении им границы раздела двух сред; 2) мето­ды, основанные на явлении полного внутреннего отражения (ПВО) света; 3) интерференц. методы (см. Интер­ференция света).

Для измерения n по углу прелом­ления образцу из исследуемого ма­териала придают форму призмы с пре­ломляющим углом а и определяют n, добиваясь поворотом призмы миним. угла отклонения луча б (рис. 1, а), что имеет место при равенстве углов входа луча в призму i₁ и выхода из неё i₂. При этом n определяют по формуле n=sin[(+)/2]/sin(/2).

Для определения этим методом n жид­кости её заливают в тонкостенную



^ Рис. 1. Измерение n по углу преломления.


призматич. кювету или в призматич. выемку в материале с известным по­казателем преломления N (рис. 1,б). При =90° и ₁=₂=45° величина n жидкости связана с измеряемым уг­лом выхода  соотношением n=

=1((N²+sin(N²-sin²)). Точность определения n этим методом ~10^-5, а минимально измеряемые разности га двух в-в ~10^-7.

При использовании для измерения n явления ПВО образец измеряемого материала приводится в оптический контакт с эталонной призмой из материала с высоким и заранее точно известным показателем преломления N (рис. 2). Свет может направляться как со стороны образца, так и со сто­роны призмы. В обоих случаях в определённом и очень узком интервале уг­лов падения пучка лучей на границу раздела образца и призмы в поле зре­ния наблюдат. зрительной трубы по­явится граница, разделяющая тём­ный и светлый участки поля и соот­ветствующая предельному, или кри­тическому, углу падения луча. 1 — 1', 2—2'— ход лучей при освещении со стороны исследуемого образца. 1—1'-предельный луч, соответствующий уг­лу _1пво в материале призмы; 3—3', 4—4', 5—5'— ход лучей при освеще­нии со стороны призмы; 4—4' — пре­дельный луч, при падении к-рого под углом _2пво на границу раздела приз­мы и образца происходит ПВО.



^ Рис. 2. Измерение n с использованием явления ПВО.


А и В — схематич. изображения поля зрения наблюдательной трубы. n свя­зан с измеряемым углом  между на­правлением предельного угла и нор­малью к грани призмы формулой:

n=sin( N²-sin)±cossin, где  — преломляющий угол призмы. Точность метода, использующего ПВО, -10^-5.

В интерференц. методах разность n сравниваемых сред определяют по числу порядков интерференции лу­чей, прошедших через эти среды. На рис. 3 дана схема, поясняющая



^ Рис. 3. Принцип действия интерференц. ре­фрактометра.

Две части светового лу­ча, проходя через кюветы длиной l, заполненные в-вами с различными n, приобретают разность хода и, сведён­ные вместе, дают на экране интерфе­ренц. картину (схематически показа­на справа). Разность n=m₂-n₁=k/2, где  — длина волны света. Точ­ность этих методов достигает 10^-7—10^-8. Их применяют, напр., при из­мерениях n газов и разбавленных ра­створов.

Приборы для определения га мето­дами Р. наз. рефрактометрами.

Р. нашла широкое применение в физ. химии для определения состава и структуры в-ва, а также для контроля кач-ва и состава разл. продуктов в хим., фармацевтич., пищ. и др. от­раслях пром-сти. Знание градиентов n позволяет производить расчёт гра­диентов плотности и концентрации. Методы Р. используют при проверке однородности тв. образцов и жидкостей в аэро- и гидродинамич. исследова­ниях. Особую роль играет Р. в оп­тич. пром-сти, т. к. n и дисперсия стекла и др. оптич. материалов явл. их важнейшими хар-ками.

• Шишловский А. А., Приклад­ная физическая оптика, М., 1961; Иоффе Б. В., Рефрактометрические методы химии, 2 изд., Л., 1974.

^ М.В. Лейкин.

РЕФРАКТОМЕТРЫ, приборы для из­мерения показателей преломления в-в (твёрдых, жидких и газообразных). О принципах их работы см. Реф­рактометрия.

^ РЕФРАКЦИЯ ВОЛН, см. Преломле­ние волн.

РЕФРАКЦИЯ ЗВУКА (от позднелат. refractio — преломление), искривле­ние звук. лучей в неоднородной среде (атмосфера, океан), скорость звука в к-рой зависит от координат. Звук. лу­чи загибаются всегда в сторону слоя с меньшей скоростью звука, и реф­ракция выражена тем сильнее, чем больше градиент скорости звука.

Р. з. в атмосфере обусловлена про­странств. изменениями темп-ры воз­духа, скорости и направления ветра. С высотой темп-ра обычно понижается (до высот 15—20 км) и скорость звука уменьшается, поэтому лучи от источ­ника звука, находящегося вблизи земной поверхности, загибаются квер­ху и звук, начиная с нек-рого расстоя­ния, перестаёт быть слышен (рис. 1, а). Если же темп-ра воздуха с высотой увеличивается (температурная инвер­сия, часто возникающая ночью), то лучи загибаются книзу и звук распространяется на большие расстоя­ния (рис. 1, б).



^ Рис. 1. а — ход звук. лучей при убывании темп-ры с высотой; б — ход звук. лучей при возрастании темп-ры с высотой.


При распространении звука против ветра лучи загибаются кверху, а при распространении по ветру — к земной поверхности, что су­щественно улучшает слышимость зву­ка во втором случае (рис. 2). Р. з. в верх. слоях атмосферы может привес­ти к образованию зон молчания и зон аномальной слышимости.

Р. з. в океане связана с пространств. изменениями темп-ры, солёности

647




^ Рис. 2. Влияние вет­ра на ход звук. лу­чей.


и гидростатич. давления. Она обус­лавливает образование подводного звук. канала, зон тени, фокусировку звука и ряд др. особенностей распро­странения звука (см. Гидроакустика). • Красильников В. А., Звуко­вые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах, 3 изд., М., 1960, гл. 6, § 3, гл. 7.