ppt

Report
krystal - trojrozměrná translační symetrie
difrakce na mřížce
stínítko
mřížka
θ
!!! nevidíme mřížku přímo, vidíme difrakční obraz !!!
difrakce na mřížce
krystal - trojrozměrná translační symetrie
λ~10-10m
vhodná vlnová délka????
Wilhelm Conrad Röntgen
(1845-1923)
~10-10m
Max Theodor Felix von Laue
(1879-1960)
W.H.Bragg
(1862-1942)
W.L.Bragg
(1890-1970)
Monokrystalové difrakční metody
Difrakce na monokrystalech – základní problémy
1.
Určení krystalové struktury
určení symetrie, elementární buňky,
mřížových parametrů
2.
Zjištění orientace krystalu, orientace krystalu
3.
Zjištění „kvality“ monokrystalu
4.
Studium reálné struktury monokrystalu
defekty mříže
n = 2d sin 
Reciproká mříž
Monokrystalové difrakční metody - klasifikace
Laueovy podmínky
k – k0 = ha* + kb* + lc* = Hhkl
a. (s – s0) = h
b. (s – s0) = k
c. (s – s0) = l
|Hhkl| = 1/dhkl
n = 2d sin 
Ewaldova konstrukce
1. Krystal umístíme do středu kulové plochy o poloměru 1/ .
2. Do bodu 0, kde primární paprsek vychází z této kulové plochy, umístíme počátek reciproké mříže
krystalu.
3. Leží-li nějaký mřížový bod hkl reciproké mříže na této tzv. Ewaldově kulové ploše, jsou splněny
Laueho difrakční podmínky pro osnovu rovin ( hkl ) a difraktovaný svazek prochází tímto bodem
reciproké mříže (tento bod leží na konci vektoru Ghkl , který je kolmý k rovinám ( hkl )).
http://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/recip/8ewald.htm
Evaldova konstrukce
http://www.xray.cz/kryst/giaco/bragg/ewald.htm
Stereografická
projekce
Stereografická projekce
Určení úhlu mezi dvěma rovinami
Nalezení osy zóny rovin
Zdroje záření – vznik záření
dopadem urychleného elektronu na pevnou podložku
brzdné
změna dráhy relativistického elektronu
vybuzené fluorescenční záření
charakteristické
Charakteristické záření
Brzdné záření
Rtg lampa
Charakteristické záření
Budící potenciály
(kV)
W
69,3
Mo
20,0
Cu
8,9
Co
7,7
Cr
6,0
Optimální napětí
(kV)
Ag
60
Mo
Cu
Co
Cr
50-60
35-40
30-35
20-25
Rotační anoda
W-Rh na Mo jádře
Synchrotronové záření
Pohyb relativistického elektronu po kruhové dráze
(J. Larmor 1897, A. Lienard 1898, 40. Léta Sokolov, Ivanenko, Pomeranchuk, Ternov)
SR poprvé pozorováno v General Electric Laboratory 1946 (70 MeV elektron synchrotron)
Akumulační prstenec (1966)
ESRF 17’’
Synchrotronové záření - vlastnosti
Vysoká intenzita, vysoký jas
Široký spektrální obor (spojité spektrum), dobře definovaný
Vysoký stupeň polarizace v rovině orbitu
Pulsní struktura
ESRF 100 ps
Přirozená kolimace, velmi malá úhlová divergence
Ohybový magnet
Supravodivý magnet
ID
Čtvrtá generace zdrojů – FEL (Free electron laser)
ID – Insertion devices
K = 0,934 B0 d0
undulátor
vigler
Amplituda
indukce
Wiggler K > 1
Undulátor K < 1
Perioda
CESLAB
ESRF
European
Synchrotron
Radiation
Facility
Monochromatizace
 -filtr
odstranění měkké (dlouhovlnné) složky
Pro zeslabení na 1 %
Filtr
Tloušťka
(mm)
Zeslabení
Mo
Zr
0,052
56 %
Cu
Ni
0,013
58 %
Co
Fe
0,0097
65 %
Fe
Mn
0,0092
65 %
Cr
V
0,0091
65.5 %
Anoda
Zrcadla
Monochromatizace
Nefokusující monochromátory
Monochromatizace
Fokusující monochromátory
Johansson
Johann
Detekce záření
• Fotografické účinky
• Ionizace plynů
• Luminiscence
• Zvýšení elektrické vodivosti
Klasifikace detektorů
Fotografický film
Ionizační komora, proporcionální detektor, Geigerův-Müllerův
Fluorescenční stínítka, scintilační detektory
Polovodičové detektory
bodové
plošné
Detekce záření
Fotografická emulze
Plynové detektory
Fluorescenční stínítka
Želatinová vrstva (10-20 m) se zrny AgBr (109-1012 cm-2)
• Ionizační komora
• Geigerův-Müllerův detektor
• Proporcionální detektor
ZnS
Přechody elektronů do valenčního pásu (1.5-3 eV)
Použití – orientační detekce
Scintilační detektory
NaJ + 1 % Tl
Solid state detektory
monokrystal
uvolnění rychlého elektronu,
ionizace
tloušťka > 0.7 mm
Polohově citlivé detektory (PSD)
Soustava proporcionálních nebo polovodičových
Braun, Stoe, INEL
mozaikové
multielektrodové
Ionizace plynu fotonem, elektrony jsou sbírany anodovým drátem
a generují elektrický náboj , který je odnášen dvěma pulsy v opačných
směrech, poloha se určuje ze zpoždění mezi dvěma konci drátu
Imaging plates
Laser stimulated fluorescence image plate, BaFBr + Eu2+
Velký dynamický rozsah, vysoká citlivost, nízké pozadí
Expozice ~ 5 min.
Rtg foton → Eu2+ → Eu3+
elektrony přechází do vodivostního pásu a jsou zachyceny na metastabilních hladinách
vzniklých přítomností děr na iontech Br- (F- centra)
Latentní obraz
Od r. 1986
Skenování fokusovaným
He-Ne svazkem (150 m,  = 633 nm)
Obraz 1 000 000 pixelů,
načten za cca 200 s
Fotostimulovaná luminiscence (390 nm)
(intenzita úměrná počtu absorbovaných fotonů)
Čtení, fotonásobič, časová integrace
Smazání obrazu bílým světlem
PDA (Photodiode Array)
Detekce náboje v ochuzené p-n vrstvě diody
CCD
(Charged Coupled Device)
MOS prvky
Malé, teplotní šum
1024x1024 pixelů
62x62 mm
(Zn, Cd) Se
Princip CCD
http://www.pixcellent.com/CCDROLE5.htm
METODY
Polychromatický svazek
Stacionární krystal
Rovinný film
Snímky na průchod
Snímky na odraz
Obraz reciproké mříže
zkolabovaný
zkreslený
Laueova metoda
METODY
Ewaldova konstrukce pro Laueovu metodu
Snímek na průchod
Snímek na odraz
Význam metody
rychlost
ocenění „kvality“ krystalu
určení symetrie (Laueovy třídy)
orientace krystalu
Stereografická projekce
1
2
Přenesení zón rovin do stereografické projekce
Orientace krystalu ve stereografické projekci
Nízkoindexové roviny
3
Známé mezirovinné úhly
Indexace
Standardní projekce, simulace projekcí a lauegramů
Orientace krystalu
Natočení goniometrické hlavičky
Další metody se stacionárním krystalem
Kvazimonochromatické záření
Konvergenční metoda
Metoda otáčeného krystalu
Krystal se otáčí na goniometrické
hlavičce v ose válcové kazety
Monochromatické záření
Krystal musí být najustován tak,
aby osa rotace byla totožná
s vektorem přímé mříže
Obraz reciproké mříže
zkreslený
zkolabovaný
Otáčení reciproké mříže kolem osy kolmé k a* a b*
Vrstevnice
Weissenbergova metoda
Pohyblivý film
Monochromatické záření
Vymezení jedné vrstevnice clonou
Rotace spřažena s posuvem
Vymezení jedné vrstevncie clonou
Obraz reciproké mříže
Zkreslený
Nezkolabovaný
Interpretace snímků
Indexace 0-té vrstevnice krystalu
otáčeného kolem osy c
konstantní k
Weissenbergova síť
konstantní h
Precesní metoda
Precesní pohyb vzorku
kolem primárního svazku
Monochromatické záření
Pohyb filmu
Obraz reciproké mříže
Nezkolabovaný
Nezkreslený
Dva Cardanovy závěsy
Shodný pohyb filmu i vzorku, film rovnoběžný s rovinou reciproké mříže
Špatná dostupnost reciprokého prostoru
Monokrystalová difraktometrie - goniometry
Zdroj
monochromátor
goniostat
detektor
- hlavní osa
- osa hlavičky
- osa kolmá na  i 
- osa svírající s  i  asi 50°
2= osa ramena detektoru
inklinační
ekvatoriální
Goniostaty s Eulerovou kolébkou



- Eulerovy osy
Nevýhoda Eulerovy
kolébky –
Omezení v reálném i
reciprokém prostoru
Klasický
čtyřkruhový
goniometr
s Eulerovou kolébkou
Goniostaty s kappa geometrií
Osy svírají stejný úhel,
obvykle 50°
 = 0 - 100°
 = 0 - 360°
Nezávislé motory
Přesnost 0,001°

similar documents