VeidošanaZinātne

Kas ir X-ray diffraction?

Šajā rakstā ir tāda lieta kā rentgenstaru difrakcijas. Tas izskaidro fizisko pamatu šo parādību un tās piemērošanu.

Tehnoloģiju jaunu materiālu

Inovācija, nanotehnoloģijas - tendence mūsdienu pasaulē. Ziņas pilni ziņojumi par revolucionāro jaunu materiālu. Bet daži cilvēki saprast, kāds milzīgs izpētes aparātu zinātnieki ir nepieciešams, lai izveidotu vismaz nelielu uzlabojumu esošajām tehnoloģijām. Viens no galvenajiem parādībām, kas palīdz cilvēkiem tajā, - rentgenstaru difrakcija.

elektromagnētiskā radiācija

Lai sāktu, būtu jāprecizē, ka šāda elektromagnētisko starojumu. Jebkura pārvietojas uzlādēts ķermenis rada ap sevi rada elektromagnētisko lauku. Šie lauki izplatīties visā, pat vakuuma dziļā kosmosa nav brīva no tiem. Ja šāds lauks, periodiski traucējumus, kas spēj pavairošanas kosmosa, tos sauc elektromagnētiskā starojuma. Izmanto, lai raksturotu jēdzienus, piemēram, viļņu garumu, biežumu un tās enerģiju. Ko enerģija intuitīvi skaidrs, un viļņa garums - attālums starp identiskiem posmos (piemēram, starp diviem blakus esošiem virsotnēm). Jo augstāka viļņa garums (un līdz ar to biežums), jo mazāk enerģijas. Atsaukt, šie jēdzieni ir nepieciešams, lai aprakstītu to, ko rentgendifraktometriju īsi un skaidri.

elektromagnētiskā spektra

Visas šķirnes elektromagnētiskā stari lēkmēm par īpašu skalu. Atkarībā no viļņa garuma, atšķirt (no garākā līdz īsāko):

  • radio viļņus;
  • terahertz vilnis;
  • infrasarkanie viļņi;
  • redzams viļņa garuma;
  • ultravioletās viļņa garuma;
  • X-ray viļņa garuma;
  • gamma starojums.

Tātad, mēs esam ieinteresēti starojums ir ļoti mazs viļņa garums un augstāko enerģiju (tāpēc to dažkārt sauc grūti). Līdz ar to, mēs nonākam pie aprakstu par to, ko rentgenstaru difrakcijas.

No X-ray izcelsme

Jo augstāks starojuma enerģija, jo grūtāk ir, lai saņemtu to mākslīgi. Ugunsgrēks, persona saņem daudz infrasarkano starojumu, jo tas ir tas nodod siltumu. Bet tas bija rentgenogrāfijas uz telpiskās struktūras, ir nepieciešams daudz smaga darba. Tātad, šāda veida elektromagnētiskais starojums tiek atbrīvots, ja izsist elektrons no čaulas atoms, kas ir tuvu kodols. Elektroni augstāk atrodas, cenšas aizpildīt caurumu, to pārejas un sniegt rentgenstaru fotoni. Arī saskaņā ar straujas bremzēšanas no lādētu daļiņu, kuru svars (piemēram, elektroni), ko iegūst ar šiem augstas enerģijas starojumu. Tādējādi rentgenstaru difrakcijas par kristāla režģa, ir jāpievieno izdevumu lielu pietiekami enerģijas daudzuma.

Industriālā mērogā, šis starojums ir šādi:

  1. Katods izstaro elektroni ar augstu enerģiju.
  2. Elektroniskā saskaras anoda materiālu.
  3. Electron dramatiski palēnina (tas izstaro x-stari).
  4. Citā gadījumā, elektronu sitieniem palēnināšanā daļiņu ar zemu orbītā no atoma anoda materiāla, kas arī ģenerējošajā rentgenstarus.

Tāpat ir nepieciešams, lai saprastu, ka, tāpat kā jebkurš cits elektromagnētiskais starojums rentgenoloģiskās ir savs diapazons. Tā iet šis starojums tiek izmantots pietiekami plaši. Ikviens zina, ka kaula lūzums vai veidošanās plaušās meklē, izmantojot rentgena stariem.

Crystal struktūra

Tagad mēs esam nonākuši tuvu tam, ko ir metode rentgenstaru difrakcijas. Lai to izdarītu, izskaidrot struktūru nogulsnes. Zinātnē cieta ķermeņa sauc vielas kristāliskā stāvoklī. Koka, māla vai stikla cieta, bet viņi nav galvenais: periodiska struktūra. Bet kristāli ir šo apbrīnojamo īpašumu. Ļoti vārds šīs parādības ir tā būtību. Vispirms jums ir nepieciešams, lai saprastu, ka ar kristāla atomiem ir fiksētas stingri. Kontakti starp tiem ir zināma elastība, bet tie ir pārāk spēcīga, lai atomi var pārvietoties režģi. Šādas epizodes ir iespējams, bet ar ļoti spēcīgu ārējo ietekmi. Piemēram, ja metāla kristāla saliekt, veidojas punktveida defektu dažādu veidu: dažās vietās atoms atstāj savu vietu, veidojot vietu, citiem - tas tiek pārvietots nepareizā pozīcijā, veidojot defekts ievadu. In pārsegs kristāla zaudē savu slim kristālisko struktūru, tas ir ļoti bojāts, brīvs. Līdz ar to klips, kas reiz Unbent, tas ir labāk neizmantot, jo metāla zaudēja savus īpašumus.

Ja atomi fiksētas stingri, tie vairs nevar tikt izvietoti attiecībā pret otru pēc nejaušības principa, kā šķidrumos. Tām ir organizēt sevi, lai samazinātu enerģijas to mijiedarbību. Tādējādi, atomi ir sakārtotas režģi. Katrā no masīvi šis minimālais kopums atomiem sakārtoti īpašs veids, telpa, - vienība šūna no kristāla. Ja visi to pārraidīt, tas ir, apvienot malas ar otru, pārvietojoties jebkurā virzienā, mēs visu kristāla. Tomēr ir vērts atcerēties, ka tas ir - modelis. Jebkura reālās kristāls ir defekti, un pilnīgi precīzs tulkojums ir gandrīz neiespējami sasniegt. Mūsdienu silīcija saules šūnas, atmiņas gandrīz ideāls kristāli. Taču to ražošana prasa milzīgu enerģijas un citiem resursiem. Laboratorijā, zinātnieki tiek izdarīti struktūras dažādu veidu, bet, kā likums, izmaksas pēc to izveidošanas, ir pārāk liels. Bet pieņemsim, ka visi kristāli ir ideāli: jebkurā virzienā, paši atomi atradīsies tādā pašā attālumā no otra. Šāda struktūra sauc režģa.

Pētīšana struktūras kristāli

Tas ir saistīts ar šo faktu var būt rentgenstaru difrakcijas par kristāliem. Periodiskā struktūra kristāli rada viņos daži plakne, kurā vairāk atomi nekā citos virzienos. Dažkārt tie ir dota režģu lidmašīna simetriskumu, dažreiz - savstarpējo vienošanos par atomiem. Katrs plakne tiek piešķirta apzīmējumu. Attālums starp plaknēm ir ļoti maza: no secība vairāku angstrēmu (atkārtotas angstrēmu - ir 10 -10 m vai 0,1 nanometru).

Tomēr lidmašīnas vienā virzienā jebkurā reālajā kristāla, pat ļoti mazs daudz. X-ray diffraction kā metode izmanto šo faktu: visi viļņi kas mainīti virzienu plaknēm vienā virzienā, tiek summētas, dodot izejas signāls ir pietiekami skaidrs. Tātad, zinātnieki var izdomāt, ko platības atrodas kristāla šīs lidmašīnas, un tiek vērtēti par iekšējo struktūru kristāla struktūru. Tomēr tikai dati nav pietiekami. Papildus slīpuma leņķis, jāzina, attālums starp lidmašīnas. Bez tam, jūs varat saņemt tūkstošiem dažādu modeļu struktūru, bet nezina precīzu atbildi. Par to, kā zinātnieki uzzināt par attālumu starp plaknēm, tiks aplūkoti turpmāk.

difrakcijas parādība

Mēs jau dota fizisko pamatu, ko rentgenstaru difrakcijas par teritorijas režģis kristāli. Tomēr mēs vēl neesam izskaidrot būtību parādību difrakcijas. Tādējādi, difrakcijas - lieces un viļņi (tai skaitā elektromagnētiskā) šķēršļi. Šī parādība, šķiet, ir pārkāpums likumiem lineāro optikas, bet tā nav. Tas ir cieši saistīts ar iejaukšanos un viļņu īpašības, piemēram, fotoni. Ja gaismas ceļš ir vērts šķērslis, jo difrakcijas fotoni var "redzēt" ap stūri. Cik tālu novirzīties virzienā no gaismas pavairošanas taisnē atkarīgs lieluma šķēršļiem. Jo mazāks šķērslis, jo mazāka ir garums elektromagnētiskā viļņa. Tieši tāpēc rentgenogrāfijas uz monokristālu ar īsviļņu: attālums starp plaknēm, ir ļoti mazs, optiskie fotoni ir vienkārši nav "get caur" starp tām, un tikai ietekmē virsmu.

Šāds jēdziens ir taisnība, bet tas tiek uzskatīts par pārāk šaura mūsdienu zinātnē. Lai paplašinātu savu definīciju, kā arī vispārējās zināšanas rada metodes izpausmes difrakcijas viļņiem.

  1. Izmaiņas telpisko struktūru viļņiem. Piemēram, leņķis viļņa paplašināšanās staru izplatību vai novirzi no viļņu skaitu viļņi dažās vēlamajā virzienā. Tas ir šajā klasē parādību saistīto saliekšanās viļņiem šķēršļu.
  2. Expansion viļņi spektrā.
  3. polarizāciju viļņiem maiņa.
  4. Conversion vilnis fāze struktūra.

Fenomens difrakcijas kopā ar traucējumiem, kas atbild par to, ka virzienā uz gaismas staru ar šauru spraugu aiz tā, mēs redzam ne vienu, bet vairākas gaismas virsotnēs. Jo tālāk vislabāko no vidū atšķirības, jo lielāks pasūtījums. Arī tad, kad pareizs formulējums eksperiments ēna parasto šūšanas adatu (protams tievu) ir sadalīta vairākās joslās, kur adata tieši novēroto maksimālo gaismas, nevis minimālo.

formula Bragg

Mums jau ir minēts, ka beigu signāls tiek pievienota no visiem x-ray fotoni, kas atspoguļoti no lidmašīnām ar tādu pašu slīpumu ietvaros kristāla. Bet precīzi aprēķina struktūra ļauj vēl vienu svarīgu attiecību. Bez tam būtu bezjēdzīgi rentgenogrāfijas. Bragg formula izskatās šādi: 2dsinƟ = nλ. Kur d - attālums starp plaknēm tādā pašā leņķī, θ - leņķis biļetei (Bragg leņķis) vai krišanas leņķis uz plaknes, n - piespriest difrakcijas maksimuma, koeficientu l - viļņa. Tā kā tas ir zināms, kā tieši X-ray spektru izmanto datu iegūšanas un leņķi, kādā gaisma krīt ir šī formula ļauj aprēķināt vērtību d. Nedaudz virs mums teica, ka bez šī informācija precīzi iegūtu struktūra materiāls nav iespējama.

Modern izmantošana rentgenstaru difrakcijas

Rodas jautājums: kādos gadījumos ir nepieciešama šo analīzi, zinātnieki nav īsti izpētīti visi pasaules struktūru, un, iespējams, galvenokārt ražošanā jaunu vielu neietver cilvēkus, kāda veida rezultātus tie būs? Četras atbildes.

  1. Jā, mēs zinām, mūsu planēta ir pietiekami labs. Bet katru gadu ir jauni minerāli. Dažreiz viņi pat ieteikt struktūra nestrādās bez rentgena stariem.
  2. Daudzi zinātnieki mēģina uzlabot īpašības esošo materiālu. Šīs vielas tiek pakļauti dažāda veida ārstēšanas (spiediens, temperatūra, lāzeru un tamlīdzīgi. D.). Dažreiz to struktūru, lai pievienotu vai noņemtu elementus no tā. Saprast, kas notika iekšēja pārstrukturēšana, tajā pašā laikā, tiks rentgenstaru difrakcijas kristāli.
  3. Dažos lietojumiem (piemēram, attiecībā uz lāzera aktīvai mediju, atmiņas kartes, optiskie elementi no novērošanas sistēmas) kristāli ir precīzi jāatbilst. Tāpēc, to struktūra tiek pārbaudīta, izmantojot šo metodi.
  4. Rentgenstaru difrakcijas - tas ir vienīgais veids, kā uzzināt, cik daudz un kas notika sintēzes posmus daudzkomponentu sistēmās. Šādu sistēmu piemēri var kalpot kā elementi mūsdienu keramikas tehnoloģiju. Nevēlamo fāzes klātbūtne var radīt nopietnas sekas.

kosmosa darbības

Daudzi cilvēki ir lūguši: "Kāpēc mums ir milzīgs observatorija riņķo ap Zemi, kāpēc mums vajag klejotājs, ja cilvēce vēl nav atrisināt problēmas nabadzības un karu?"

Ikviens var atrast savus argumentus "par" un "pret", bet tas ir skaidrs, ka cilvēce ir sapnis.

Tāpēc, aplūkojot zvaigznēm, tagad mēs varam teikt ar pārliecību, ka mēs zinām par viņiem vairāk un vairāk katru dienu.

X-stari no procesiem, kas notiek telpā, nesasniedz virsma mūsu planēta, tie absorbē atmosfēra. Bet tas ir daļa no elektromagnētiskā spektra ir daudz datu par augstas enerģijas parādības. Tāpēc, darbarīki, pētot rentgenu, jāliek aiz Zemes orbītā. Esošā stacija pašlaik studē šādus elementus:

  • paliekas supernovu sprādzienu;
  • centriem galaktiku;
  • neitronu zvaigznes;
  • melni caurumi;
  • sadursme masveida objektu (galaktiku, galaktiku grupās).

Pārsteidzoši, dažādiem projektiem, piekļuve šīm stacijām ir pieejama studentiem un pat skolēnu. Viņi pētījums nāk no dziļā kosmosa rentgena staru sijām: difrakcijas, traucējumiem, spektra kļuvuši par viņu interesi. Un daži ļoti jauni lietotāji kosmosu balstītu observatorijām veikt atklājumus. Sīkumains lasītājs var, protams, apgalvo, ka viņiem ir kaut kas vienkārši nav laika attēli augstu izšķirtspēju apsvērt un pamanīt smalkas detaļas. Un, protams, nozīme atklāšanas, kā parasti, tikai saprast nopietnu astronoms. Taču šādi gadījumi ir iedvesmot jauniešus, lai nodrošinātu to, ka savu dzīvi velta kosmosa izpēti. Un šis mērķis ir vērts sekot.

Tātad, lai panāktu Vilgelma Konrada Röntgen atklāja piekļuvi zvaigžņu zināšanām un iespējām iekarot citas planētas.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 lv.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.