RTG difraktometrie 1.

Podobné dokumenty
Chemie a fyzika pevných látek p2

Chemie a fyzika pevných látek l

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

1 Teoretický úvod. 1.2 Braggova rovnice. 1.3 Laueho experiment

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Krystalografie a strukturní analýza

Rentgenografické difrakční určení mřížového parametru známé kubické látky

Difrakce elektronů v krystalech, zobrazení atomů

Dualismus vln a částic

Přednáška č. 3. Strukturní krystalografie, krystalové mřížky, rentgenografické metody určování minerálů.

Difrakce elektronů v krystalech a zobrazení atomů

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU POMOCÍ DIFRAKČNÍ METODY DEBYEOVA-SCHERREROVA NA ZPĚTNÝ ODRAZ

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

1. Ze zadané hustoty krystalu fluoridu lithného určete vzdálenost d hlavních atomových rovin.

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Rentgenová difrakce a spektrometrie

2. Difrakce elektronů na krystalu

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Praktikum III - Optika

Úloha 1: Vypočtěte hustotu uhlíku (diamant), křemíku, germania a α-sn (šedý cín) z mřížkové konstanty a hmotnosti jednoho atomu.

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

DIFRAKCE ELEKTRONŮ V KRYSTALECH, ZOBRAZENÍ ATOMŮ

Úloha 5: Studium rentgenových spekter Mo a Cu anody

Princip práškové metody Prášková metoda slouží k určení hodnot mřížkových parametrů krystalické mřížky dané krystalické látky.

Elektronová mikroskopie II

Difrakce elektronů v polykrystalické mřížce (Debye-Scherrerova difrakce)

Aplikace texturní rtg-difrakční analýzy v tektonice - kvantifikace přednostní orientace kalcitu v karbonátových horninách

Teorie rentgenové difrakce

Úloha 21: Studium rentgenových spekter

LEED (Low-Energy Electron Diffraction difrakce elektronů s nízkou energií)

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

4 ZKOUŠENÍ A ANALÝZA MIKROSTRUKTURY

Tomáš Grygar: Metody analýza pevných látek L4-difrakce.doc

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Fluorescence (luminiscence)

C Mapy Kikuchiho linií 263. D Bodové difraktogramy 271. E Počítačové simulace pomocí programu JEMS 281. F Literatura pro další studium 289

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE SUBVALENČNÍCH ELEKTRONŮ

13. Spektroskopie základní pojmy

Náboj a hmotnost elektronu

Náboj a hmotnost elektronu

F7030 Rentgenový rozptyl na tenkých vrstvách

Fyzika rentgenových paprsků

Fyzika rentgenových paprsků

Světlo x elmag. záření. základní principy

Kvantitativní fázová analýza

Fotonásobič. fotokatoda. typicky: - koeficient sekundární emise = počet dynod N = zisk: G = fokusační elektrononová optika

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Měření absorbce záření gama

Metody studia minerálů

Lasery RTG záření Fyzika pevných látek

Fyzika pro chemiky II

Metody charakterizace nanomaterálů I

Metody pro studium pevných látek

Fourierovské metody v teorii difrakce a ve strukturní analýze

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

Možnosti rtg difrakce. Jan Drahokoupil (FZÚ) Zdeněk Pala (ÚFP) Jiří Čapek (FJFI)

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Program XPS XRD XRF. Martin Kormunda

Spektrometr pro měření Ramanovy optické aktivity: proč a jak. Optická sestava a využití motorizovaných jednotek.

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Metody pro studium pevných látek

Praktikum školních pokusů 2

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Přednáška 12. Neutronová difrakce a rozptyl neutronů. Martin Kormunda

Youngův dvouštěrbinový experiment

Domácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, , Jaro 2008

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (RCPTM) Spektroskopie 1 / 24

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

Optika pro mikroskopii materiálů I

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Slunce ve vysokoenergetických oblastech spektra

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Příloha formuláře C OKRUHY

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Úloha č. 1: CD spektroskopie

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF 22. II. S

27. Vlnové vlastnosti světla

ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE

5 Studium rentgenových spekter Mo a Cu anody

Metody charakterizace

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

METODY FARMACEUTICKÉ TECHNOLOGIE ČL 2009, D PharmDr. Zdenka Šklubalová, Ph.D

M I K R O S K O P I E

Základy fyzikálněchemických

Charakteristické a brzdné rentgenové záření

Digitální učební materiál

RTG prášková difraktometrie. Vlastnosti RTG záření

Detekce a spektrometrie neutronů

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Chemie a fyzika pevných látek p3

STUDIUM REÁLNÉ STRUKTURY ZIRKONIOVÝCH SLITIN RENTGENOVOU DIFRAKCÍ. Jan Říha

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Určení Planckovy konstanty pomocí fotoelektrického jevu

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Transkript:

RTG difraktometrie 1.

Difrakce a struktura látek

K difrakci dochází interferencí mřížkou vychylovaných vln

Když dochází k rozptylu vlnění na různých atomech molekuly či krystalu, tyto vlny mohou interferovat konstruktivně nebo destruktivně (v rovině detektoru)

Konstruktivní interference vlnění jsou ve fázi

Destruktivní interference vlnění nejsou ve fázi

Difrakce je tudíž výsledkem tozptylu a interference, vznikající v důsledků rozdílů v délkách dráhy od různých rozptylujících atomů k místu detekce.

Které záření je použitelné vzhledem ke své vlnové délce? 1) Světlo tvrdé rtg-záření

2) Hmotné částice: De Broglieůvprincip: λ = h / p (h = Planckova konstanta; p moment (= m.v) a) tepelné neutrony

b) Elektrony náboj od několika ev po stovky kev:

Strukturní informace o polohách atomů v krystalu může být odvozena z polohy difrakčních maxim, vznikajících ve svazku neutronů nebo RTG-záření.

RTG-difraktometr Krystal je orientován vhledem k ose difraktometru, jsou zaměřena difrakční maxima (body), a krystal je poté rotován a celý proces se opakuje.

Difrakce z izotropních vzorků plynů (difrakce elektronového svazku), kapalin (difrakce RTG záření nebo svazku neutronů) a prášků (difrakce RTG záření nebo svazku neutronů) mají podobu soustředných kruhů, jelikož systém má cylindrickou symetrii

Komůrka nebo difraktometr? Komůrky: Debyeova, Gandolfiho, Guinierova Výhoda: nízká cena Rozlišení: Guinierova komůrka: FWHM 0.06 až 0.08 (2-theta) Debye-Scherrerova komůrka

Braggova rovnice n.λ = 2d.sinΘ

Difraktometr - schéma

Vzorek lisovaný na skleněné podložce Vliv přípravy vzorků na vznik přednostní orientace Vzorek nasypaný do držáku s horním plněním

Držák pro vertikální plnění

Vliv způsobu přípravy na rozlišení difrakčního záznamu

Uspořádání Bragg- Brentano (rozlišení: FWHM 0.04 2-theta) 3 možná uspořádání: - horizontální Θ -2Θ - vertikální Θ -2Θ - vertikální Θ - Θ

Seeman-Bohlinovo uspořádání Vzorek nanesen na zakřiveném držáku Divergentní svazek difrakcí konvergujeme na tzv. fokusační kružnici Možnost různých konfigurací: s primárním / sekundárním monochromátorem; stacionární, na průchod / na odraz Θ a 2Θ jsou nezávisle měnitelné Měnit lze i vzdálenost od zdroje k detektoru

Výhody Seeman-Bohlinova uspořádání ozařována stále stejně velká plocha vzorku (většinou se užívá fixní úhel dopadu záření na vzorek) Vyšší absolutní intenzity difrakčních linií bez ztráty rozlišení Možnost pracovat s fixní polohou vzorku (kapaliny!)

Nevýhody Seeman-Bohlinova uspořádání Obtížné upevňování vzorku tak, aby byl koncentrický s fokusační kružnicí Mechanické problémy při použití primárního monochromátoru nelze přiblížit vzorek ke štěrbině => vysoké pozadí Složitější korekční faktory

Zdroje rentgenového záření Rentgenové lampy 1. S normálním ohniskem 2. S mikroohniskem (kolimovaný svazek) 3. S rotující anodou (u kovů, které nesnesou větší zatížení umožňuje zvýšit intenzitu paprsku) Synchrotronové záření

Záření rentgenové lampy beta filtry Platí empirické pravidlo, že pro prvky s atomovým číslem Z < 70 je k odfiltrování charakteristického Kβ záření je možné použít prvek se Z o jednu nebo dvě jednotky nižším, než má prvek, jehož záření je filtrováno. Např. při použití anody z Mo (Z=42) lze užít jako beta filtru Zr (Z=40) nebo Nb (Z=41).

Volba rentgenového záření podle charakteru analyzované látky Intenzita spojité složky spektra je přímo úměrná protonovému (atomovému) číslu Z, je možno pozadí difrakčního záznamu příznivě ovlivnit volbou anody (anodu Mo se Z=42 nahradíme anodou měděnou se Z=29). Při absorpci charakteristického spektra vznikající fluorescenční záření série K se dá omezit jen tehdy, je-li vlnová délka paprsků dopadající na vzorek větší než vlnová délka λ K absorpční hrany kteréhokoliv prvku obsaženého ve vzorku. Obecně platí: Čím více je vlnová délka λ charakteristického záření vzdálena od absorpční hrany směrem ke kratším hodnotám l, tím je efekt fluorescence slabší. Důsledek: záření CuK α (l=0,154 nm) je nevhodné pro RTG analýzu minerálů s větším obsahem Fe, neboť λ K (Fe)=0,174 nm.

Monochromatizace rentgenového záření Absorpční filtry: 1. beta filtr (mění poměr intenzit I β1 : I α linií K α, K β1 a snižuje intenzitu spojitého spektra v blízkosti λ Kβ1 2. Rossův filtr: do chodu paprsků se postupně zařazují dva různé filtry z prvků, jejichž Z se liší o 1 úzkýpás mezi absorpčními hranami obou filtrů je potřebně monochromatický (pro Cu lampu = Ni a Co filtr). Metoda dává intenzivnější primární záření než krystalové monochromátory. Vhodné pouze pro počítačovou registraci difraktogramu

Krystalové monochromátory Využívá se intenzivní reflexe vhodným způsobem upraveného monokrystalu Podle způsobu úpravy monokrystalu rozeznáváme monochromátory: Rovinné Zakřivené v jednom směru Zakřivené ve dvou směrech Jako monochromátory se používají přírodní či syntetické krystaly: ADP, b-al2o3, akvamarín, EDDT, diamant, fluorit, Al, pentaerythtrit, topaz, LiF2, Ge, křemen aj.

Metody studia práškových a polykrystalických látek Práškovými a polykrystalickými látkami rozumíme takové látky, které obsahují krystaly o velikosti 10-3 až 10-5 cm. Metoda Debye- Scherrerova

Debye-Scherrerova metoda registrace na rtg-film Polykrystalický stacionární nebo pohyblivý vzorek Většinou skleněná kapilára naplněná práškem Při velikosti zrna cca 10-3 mm je ozářeno kolem 10 8 krystalků Pro velmi malá množství se použije kulička z roztoku surové gumy smíchaného s rozpráškovaným vzorkem

Tři možné způsoby vložení filmu do Debye-Scherrerovy komůrky Symetrické - a) Bradley-Jayův, b) van Arkelův vhodný pro větší úhly Asymetrický - c) Straumanisův (není třeba kalibrovat)

Interpretace difrakčních záznamů a) Plošně - centrovaná kubická, b) prostorově-centrovaná kubická mřížka, c) hexagonální s těsným uspořádáním Čím větší je základní buňka, tím více linií je na záznamu