rentgenová difrakce, elastický rozptyl svazku rentgenového záření krystalickým, amorfním, kapalným nebo plynným vzorkem s výskytem difrakčních paprsků odchýlených od směru šíření primárního rentgenového svazku. Poprvé byl objeven v roce 1912 na krystalech M. Laue a jeho studenty W. Friedrichem a P. Knippingem. V roce 1913 navrhl Laue první (tzv. kinematickou) teorii jevu. V roce 1913 W. L. Bragg a nezávisle na sobě G. W. Wolf formulovali podmínku pro výskyt rentgenové difrakce v krystalech. V roce 1914 nastínil C. G. Darwin základy teorie dynamické rentgenové difrakce, která zohledňuje vzájemné ovlivnění primárního a rozptýleného záření, které nabývá na významu, pokud lineární rozměry vzorku překročí 10–7 m.
Rentgenová difrakce je způsobena prostorovou koherencí sekundárních vln, které se objevují při interakci rentgenového záření s elektrony atomů látky. Sekundární vlny, které jsou ve stejné fázi, se sčítají a vytvářejí difrakční maxima v určitých úhlech. Rozložení rozptýleného rentgenového záření lze zaznamenat na speciální fotografický film nebo pomocí nějakého detektoru částic. Výsledný distribuční obrazec se nazývá rentgenový obrazec; jeho typ je spojen s atomovou strukturou vzorku rozptylujícího záření a vlastnostmi provádění experimentu pomocí různých metod (např. Laueova metoda nebo Debye-Scherrerova metoda).
Nejjasnější obraz difrakce rentgenového záření získáme, když je rentgenové záření rozptylováno krystaly, které jsou díky své uspořádané struktuře pro toto záření přirozenou difrakční mřížkou, protože vzdálenost mezi centry rozptylu (atomy) v nich je řádově stejné jako vlnová délka λ λ λ rentgenového záření (řádově 10–10 m). Difrakci rentgenového záření krystaly lze považovat za selektivní (podle λ λ λ) odraz rentgenového záření od systémů atomových rovin krystalové mřížky. Směr difrakčních maxim je určen Laueovými podmínkami:
a ( cos α − cos α 0 ) = h λ , b ( cos β − cos β 0 ) = k λ , c ( cos γ − cos α-γ 0 ) = al(cos λ 0 ) = al(cos λ cosα_0)=hλ, b(cos β-cosβ_0)=kλ, c(cos γ-cosγ_0)=lλ, a (cos α − cos α 0 ) = hλ, b (cos β − cos β 0 ) = kλ , c ( cos γ − cos γ XNUMX ) = l λ ,
kde a, b, ca,b,ca, b, c jsou periody krystalové mřížky podél jejích tří os, α 0, β 0, γ 0 α_0, β_0, γ_0 α 0 , β 0 , γ 0 - úhly, tvořené dopadem a α, β, γ α,β,γ α, β, γ – rozptýlený paprsek s osami krystalové mřížky; h , k , lh,k,lh , k , l – celá čísla (krystalografické indexy).
Intenzita difrakčního maxima je určena odpovídajícím atomovým faktorem, umístěním atomu v základní buňce krystalu (strukturální faktor); je ovlivněna tepelnými vibracemi atomů krystalu, jeho velikostí, tvarem, stupněm dokonalosti jeho struktury a dalšími charakteristikami. Prostorové umístění maxim rozptýleného rentgenového záření a jejich intenzita tedy nese informaci o elementárním složení vzorku, atomové struktuře a jeho defektech, proto rentgenová difrakce tvořila základ rentgenové strukturní analýzy a radiografie. materiálů. Schopnost určit vlnovou délku λ λ λ rentgenového záření z dat rentgenové difrakce na krystalech se známou atomovou strukturou je základem vytvoření přístrojů pro rentgenovou spektroskopii. Rentgenová difrakce se také používá k výrobě úzkých monochromatických rentgenových paprsků. Metody studia dynamické rentgenové difrakce umožnily studovat strukturu tenkých připovrchových vrstev monokrystalů. Studium difrakce rentgenového záření na amorfních tělesech, kapalinách a plynech umožňuje odhadnout průměrné mezimolekulární nebo meziatomové vzdálenosti a určit rozložení hustoty látky.
Díky nedokonalé struktuře skutečných krystalů je jimi difrakce rentgenového záření doprovázena difúzním nekoherentním rozptylem záření, vytvářejícím izotropní pozadí. Možný je i rozptyl se změnou vlnové délky vlivem Comptonova jevu, výskyt difrakce sekundárního záření a další efekty, jejichž studium je také vědecky zajímavé. Teorie difrakce záření gama, elektronů, neutronů a dalších částic je podobná teorii difrakce rentgenového záření, ale bere v úvahu zvláštnosti interakce specifického záření s hmotou.
Publikováno 16. srpna 2022 v 14:25 (GMT+3). Poslední aktualizace 16. srpna 2022 v 14:25 (GMT+3). Kontaktujte redakci
