«Дифракция рентгеновских лучей»

рассеяние рентгеновских лучей кристаллами (или молекулами жидкостей и газов), при котором из начального пучка лучей возникают вторичные отклонённые пучки той же длины волны, появившиеся в результате взаимодействия первичных рентгеновских лучей с электронами вещества; направление и интенсивность вторичных пучков зависят от строения рассеивающего объекта. Дифрагированные пучки составляют часть всего рассеянного веществом рентгеновского излучения. Наряду с рассеянием без изменения длины волны наблюдается рассеяние с изменением длины волны — так называемое комптоновское рассеяние (см. Комптона эффект). Явление Д. р. л., доказывающее их волновую природу, впервые было экспериментально обнаружено на кристаллах немецкими физиками М. Лауэ, В. Фридрихом и П. Книппингом в 1912.

Кристалл является естественной трёхмерной дифракционной решёткой (См. Дифракционная решётка) для рентгеновских лучей, т.к. расстояние между рассеивающими центрами (атомами) в кристалле одного порядка с длиной волны рентгеновских лучей (Дифракция рентгеновских лучей1Å=10^-8 см). Д. р. л. на кристаллах можно рассматривать как избирательное отражение рентгеновских лучей от систем атомных плоскостей кристаллической решётки (см. Брэгга - Вульфа условие). Направление дифракционных максимумов удовлетворяет одновременно трём условиям:

a (cos α — cos α₀) = Нλ,

b (cos β — cos β₀) = Kλ,

с (cos γ — cos γ₀) = Lλ.

Здесь а, b, с — периоды кристаллической решётки (См. Кристаллическая решётка) по трём её осям; α₀, β₀, γ₀ — углы, образуемые падающим, а α, β, γ — рассеянным лучами с осями кристалла; λ — длина волны рентгеновских лучей, Н, К, L — целые числа. Эти уравнения называются уравнениями Лауэ. Дифракционную картину получают либо от неподвижного кристалла с помощью рентгеновского излучения со сплошным спектром (так называемая Лауэграмма; рис. 1), либо от вращающегося или колеблющегося кристалла (углы α₀, β₀ меняются, а γ₀ остаётся постоянным), освещаемого монохроматическим рентгеновским излучением (λ — постоянно), либо от поликристалла, освещаемого монохроматическим излучением. В последнем случае, благодаря тому что отдельные кристаллы в образце ориентированы произвольно, меняются углы α₀, β₀, γ₀.

Интенсивность дифрагированного луча зависит в первую очередь от так называемого структурного фактора, который определяется атомными факторами (См. Атомный фактор) атомов кристалла, их расположением внутри элементарной ячейки кристалла, а также характером тепловых колебаний атомов. Структурный фактор зависит от симметрии расположения атомов в элементарной ячейке. Интенсивность дифрагированного луча зависит также от размеров и формы объекта, от совершенства кристалла и прочего.

Д. р. л. от поликристаллических тел приводит к возникновению резко выраженных конусов вторичных лучей. Осью конуса является первичный луч, а угол раствора конуса равен 4ϑ (ϑ — угол между отражающей плоскостью и падающим лучом). Каждый конус соответствует определённому семейству кристаллических плоскостей. В создании конуса участвуют все кристаллики, семейство плоскостей которых расположено под углом ϑ к падающему лучу. Если кристаллики малы и их приходится очень большое количество на единицу объёма, то конус лучей будет сплошным. В случае текстуры, т. е. наличия предпочтительной ориентировки кристалликов, дифракционная картина (Рентгенограмма) будет состоять из неравномерно зачернённых колец (см. также Дебая - Шеррера метод).

Метод Д. р. л. на кристаллах дал возможность определять длину волны рентгеновских лучей, если известна структура кристаллической решётки, благодаря чему возникла Рентгеновская спектроскопия, сыгравшая важную роль при установлении строения атома. Наблюдения Д. р. л. известной длины волны на кристалле неизвестной структуры позволяют установить характер этой структуры (расположение ионов, атомов и молекул, составляющих кристалл), что послужило основой рентгеновского структурного анализа (См. Рентгеновский структурный анализ).

Д. р. л. наблюдается также при рассеянии их аморфными твёрдыми телами, жидкостями и газами. В этом случае на кривой зависимости интенсивности от угла рассеяния вокруг центрального пятна появляются широкие кольца типа гало (рис. 2). Положение этих колец (угол ϑ) определяется средним расстоянием между молекулами или расстояниями между атомами в молекуле. Из зависимости интенсивности от угла рассеяния можно определить распределение плотности вещества.

Д. р. л. можно наблюдать также на обычной оптической дифракционной решётке при скользящем падении (меньше угла полного отражения) рентгеновских лучей на решётку. С помощью этого метода можно непосредственно и с большой точностью измерять длины волн рентгеновских лучей.

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Боровский И. Б., Физические основы рентгеноспектральных исследований, М., 1956.

В. И. Иверонова.

Рис. 1. Лауэграмма берилла.

Рис. 2. Рентгенограмма воды.

ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ - рассеяние рентгеновских лучей кристаллическими объектами, при котором в определенных направлениях появляются дифрагированные пучки - результат интерференции вторичного рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии первичного излучения с электронными оболочками атомов. Направление и интенсивность дифрагированных пучков связаны с атомной структурой объекта (см. Брэгга - Вульфа условие, Рентгеновский структурный анализ).

X-ray diffraction

X-ray diffraction

ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ

явление, возникающее при упругом рассеянии рентгеновского излучения в кристаллах, аморфных телах, жидкостях или газах и состоящее в появлении отклонённых (дифрагированных) лучей, распространяющихся под определёнными углами к первичному пучку. Д. р. л. обусловлена пространств. когерентностью между вторичными волнами, возникшими при рассеянии первичного излучения на эл-нах разл. атомов. В нек-рых направлениях, определяемых соотношением между длиной волны излучения l и межатомными расстояниями в в-ве, вторичные волны складываются, находясь в одинаковой фазе, в результате чего создаётся интенсивный дифракц. луч. Дифракц. картина может быть зафиксирована на фотоплёнке; её вид зависит от структуры объекта и эксперим. метода. Напр., рентгенограммы от монокристаллов (лауэграммы) образованы закономерно расположенными пятнами (рефлексами), от поликристаллов (дебаеграммы) — системой концентрич. окружностей, от аморфных тел, жидкостей и газов — совокупностью диффузионных ореолов вокруг центр. пятна. Д. р. л. впервые была экспериментально обнаружена на кристаллах нем. физиками М. Лауэ, В. Фридрихом и П. Книппингом в 1912 и явилась доказательством волновой природы рентгеновских лучей.

Наиболее чётко выражена Д. р. л. на кристаллах. Кристалл явл. естеств. трёхмерной дифракц. решёткой для рентгеновского излучения, т. к. расстояние между рассеивающими центрами (атомами) в нём одного порядка с l рентгеновского излучения (=1? =10-8 см). Д. р. л. на кристаллах можно рассматривать как избирательное (по l) отражение рентгеновских лучей от систем ат. плоскостей кристаллической решётки (см. БРЭГГА — ВУЛЬФА УСЛОВИЕ). Направление дифракц. максимума удовлетворяет условиям Лауэ:

Здесь а, b, с — периоды крист. решётки по трём её осям; a0, b0, g0 — углы, образуемые падающим, а a, b, g — рассеянным лучом с осями кристалла; h, k, l — целые числа (Миллера индексы).

Интенсивность дифрагиров. луча определяется атомными факторами, к-рые зависят от электронной плотности атомов, расположением атомов в элем. ячейке (структурным фактором), а также интенсивностью тепловых колебаний атомов крист. решётки. На неё влияют также размеры и форма объекта, степень совершенства кристалла и др. хар-ки. Зависимость величины и пространств. распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения от структуры и др. хар-к объекта легла в основу рентгеновского структурного анализа и рентгенографии материалов.

Д. р. л. на кристаллах даёт возможность определять длину волны рентгеновского излучения (см. РЕНТГЕНОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ).

Д. р. л, на аморфных твёрдых телах, жидкостях и газах позволяет оценивать средние расстояния между молекулами или расстояния между атомами в молекуле и определять распределение плотности в-ва.

Дифрагиров. пучки составляют часть всего рассеянного излучения. Из-за нарушений периодичности строения кристаллов часть излучения рассеивается некогерентно и образует изотропный фон. Кроме того, наблюдается комптоновское рассеяние с изменением l (см. КОМПТОНА ЭФФЕКТ).

дифра́кция рентге́новских луче́й

рассеяние рентгеновских лучей кристаллическими объектами, при котором в определенных направлениях появляются дифрагированные пучки — результат интерференции вторичного рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии первичного излучения с электронными оболочками атомов. Направление и интенсивность дифрагированных пучков связаны с атомной структурой объекта (см. Брэгга—Вульфа условие, Рентгеновский структурный анализ).

* * *

ДИФРА́КЦИЯ РЕНТГЕ́НОВСКИХ ЛУЧЕ́Й, рассеяние рентгеновских лучей кристаллическими объектами, при котором в определенных направлениях появляются дифрагированные пучки — результат интерференции вторичного рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии первичного излучения с электронными оболочками атомов. Направление и интенсивность дифрагированных пучков связаны с атомной структурой объекта (см. —Брэгга Вульфа условие(см. БРЭГГА-ВУЛЬФА УСЛОВИЕ), Рентгеновский структурный анализ(см. РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ)).

X-ray diffraction

* * *

X-ray diffraction

diffrazione dei raggi X

рассеяние рентгеновских лучей кристаллич. объектами, при к-ром в определ. направлениях появляются дифрагированные пучки - результат интерференции вторичного рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии первичного излучения с электронными оболочками атомов. Направление и интенсивность дифрагированных пучков связаны с атомной структурой объекта (см. Брэгга - Вульфа условие, Рентгеновский структурный анализ).