Лекция 5
Лекция 5
Лекция 5
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Кафедра<br />
Лаборатория<br />
Неорганической<br />
Неорганической<br />
Дифракционный<br />
эксперимент:<br />
оборудование, пробоподготовка, условия<br />
съемки<br />
Кристаллохимии<br />
Химии, Химический<br />
Факультет<br />
Москва 2010. Курс для 415 группы Химического ф-та МГУ. <strong>Лекция</strong> 5.<br />
МГУ<br />
Павел Чижов
1.<br />
Оборудование<br />
1.2 Источники<br />
1.2 Детекторы<br />
1.3 Рентгеновская<br />
1.4 Геометрии<br />
2. Пробоподготовка<br />
3. Условия съемки<br />
для<br />
излучения<br />
съемки<br />
Содержание<br />
регистрации<br />
оптика<br />
дифрактограмм
Задача<br />
регистрации<br />
дифрактограмм
Отпаянная<br />
рентгеновская<br />
1.1 Источники<br />
трубка<br />
(до<br />
90% современных порошковых<br />
дифрактометров оборудовано такими<br />
трубками<br />
3 kW)<br />
излучения
1.1 Источники<br />
Размер<br />
излучения<br />
фокального<br />
пятна<br />
0.4×12 мм (LFF)
Рентгеновские<br />
1.1 Источники<br />
трубки<br />
Мощность до 30-35 kW<br />
(в серийных устройствах – 18 kW)<br />
Основная проблема - поддержание<br />
вакуума.<br />
При недостаточном вакууме выгорают<br />
анод и нить катода!<br />
с<br />
излучения<br />
вращающимся анодом
Характеристическое<br />
I<br />
( ) n<br />
U −U<br />
, 1.<br />
6 < 2<br />
~ i × n <<br />
Тормозное<br />
o<br />
излучение<br />
2<br />
I ~ i × U Z,<br />
Z<br />
−<br />
1.1 Источники<br />
излучение:<br />
(белый<br />
атомный<br />
спектр):<br />
номер<br />
U0(Cu) ~ 9<br />
материала<br />
излучения<br />
кВ<br />
анода<br />
Обычный<br />
трубки<br />
U<br />
I<br />
с<br />
режим<br />
работы<br />
Cu-анодом:<br />
= 40-45 кВ<br />
= 30-45 мА<br />
Высоковольтный генератор<br />
Современные генераторы –<br />
импульсные источники<br />
питания + высоковольтный<br />
трансформатор + диодный<br />
умножитель
Пропорциональный<br />
W-катод<br />
X-RAY<br />
Be-окно<br />
λ = 0.7 - 3.5 Ǻ<br />
временное разрешение 10-7 с<br />
мёртвое время<br />
10-5 с<br />
Наполнение Ar(Xe) + 10%CH4 Эффективность для CuKα≈60%<br />
Динамический<br />
диапазон<br />
1.2 Детекторы<br />
0 -<br />
1.5-2 Мимп/с<br />
Недостатки:<br />
- амплитуда импульса зависит от<br />
состава газовой смеси<br />
- невысокое временное разрешение<br />
(точечные)<br />
X-RAY<br />
Сцинтилляционный<br />
1 2 3 4 5<br />
1. Кристалл-сцинтиллятор<br />
2. Световод<br />
3. Фотокатод ФЭУ<br />
4. Диноды<br />
5. Анод ФЭУ<br />
λ = 0.5 - 2.5 Ǻ<br />
временное разрешение 10-9 с<br />
мёртвое время<br />
10-8 с<br />
Эффективность для CuKα≈95%<br />
Динамический<br />
диапазон<br />
0 –<br />
2-2.5 Мимп/с<br />
Кристаллы:<br />
NaI(Tl) ZnS(Ag) CsI(Tl)
K β<br />
K α<br />
фон<br />
Детектор Разрешение<br />
(eV) Разрешение<br />
Сцинтилляционный 3638 45.3<br />
Пропорциональный 1086 13.5<br />
Si(Li) 160 2.0<br />
Достоинства:<br />
Высокое<br />
Недостатки:<br />
Твердотельные<br />
энергетическое<br />
1.2 Детекторы<br />
полупроводниковые<br />
разрешение<br />
(точечные)<br />
детекторы<br />
Малый динамический диапазон (обычно до 10 5 имп/сек)<br />
Si(Li)<br />
(%) для<br />
CuKα
PSD<br />
(Positional<br />
Sensitive<br />
Detector)<br />
Газонаполненные<br />
PSD<br />
1.2 Детекторы<br />
(координатные)<br />
линейный PSD 4-7 °2θ<br />
изогнутый PSD 40-120 °2θ
Relative Intensity (%)<br />
40.0<br />
35.0<br />
30.0<br />
25.0<br />
20.0<br />
15.0<br />
10.0<br />
5.0<br />
0.0<br />
1.2 Детекторы<br />
Разрешение<br />
PSD-детекторов<br />
(координатные)<br />
двух типов:<br />
linear PSD<br />
curved PSD<br />
40.0 42.0 44.0 46.0 48.0 50.0 52.0 54.0 56.0<br />
2Theta
IPD Systems<br />
Imaging<br />
Plate<br />
Detector<br />
1.2 Детекторы<br />
(координатные)<br />
Детекторы типа Image Plate<br />
(«многоразовая фотопленка»)<br />
+ высокий динамический диапазон (>106 )<br />
- низкая скорость сканирования
1.2 Детекторы<br />
Детекторы<br />
ПЗС<br />
(координатные)<br />
CCD<br />
Charge<br />
Coupling<br />
Device<br />
Редкий выбор<br />
для порошковой<br />
дифракции!
Детекторы<br />
типа<br />
1.2 Детекторы<br />
(координатные)<br />
Multi-Strip (многоканальные полупроводниковые)
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
Ограничение<br />
Монохроматизация<br />
Преобразование<br />
1.3 Ренгеновская<br />
расходимости<br />
излучения<br />
расходимости<br />
пучка<br />
в<br />
пучка<br />
оптика<br />
двух<br />
(расходящийся/сходящийся/параллельный)<br />
Уменьшение<br />
Source<br />
DS<br />
потерь<br />
SoS<br />
излучения<br />
SS<br />
Sample<br />
плоскостях<br />
SS<br />
SoS<br />
(коллимация)<br />
RS<br />
detector
Плоский<br />
θ<br />
плоский<br />
плоский<br />
S 0<br />
1.3 Ренгеновская<br />
параллельный<br />
оптика<br />
монохроматор - удаление Kβ излучения<br />
- получение параллельного пучка<br />
(Обычно на дифрагированном пучке)<br />
β<br />
астигматичный<br />
S>S<br />
0 d<br />
α<br />
монохроматор<br />
монохроматор<br />
Используют:<br />
графит, кварц<br />
S d<br />
-<br />
(по<br />
параллельный<br />
Фанкухену) -<br />
(кальцит, гипс)<br />
пучок<br />
сужение<br />
пучка
Изогнутый<br />
по<br />
1.3 Ренгеновская<br />
монохроматор<br />
Иоганну:<br />
фокус - линия<br />
излучение<br />
Kα ср.<br />
–<br />
формирует<br />
по<br />
Иогансону:<br />
фокус - точка<br />
излучение<br />
оптика<br />
сходящийся<br />
Kα 1<br />
пучок<br />
Логарифмический<br />
монохроматор:<br />
фокусировка в точку<br />
из точечного фокуса
Оптика<br />
параллельного<br />
1.3 Ренгеновская<br />
пучка<br />
оптика<br />
(многослойные зеркала)
1.<br />
Геометрия<br />
Образец<br />
На<br />
в<br />
центре<br />
1.3 Геометрии<br />
Брегга-Брентано<br />
отражение На<br />
Наиболее<br />
главной<br />
употребимые<br />
съемки<br />
фокусирующей<br />
окружности<br />
просвет Дебая-Шеррера<br />
в<br />
дифрактометрии геометрии!
Scintag<br />
1.3 Геометрии<br />
Pad V<br />
Вертикальные Θ-2Θ<br />
гониометры<br />
(вторичный монохроматор,<br />
первые энергодисперсионные<br />
детекторы):<br />
упрощена пробоподготовка,<br />
облегчена установка<br />
дополнительного оборудования<br />
съемки<br />
Горизонтальные гониометры ω - 2Θ<br />
(вторичный монохроматор)<br />
Scintag<br />
Pad X
1.3 Геометрии<br />
съемки<br />
•<br />
Вертикальная<br />
геометрия<br />
–<br />
–<br />
–<br />
–<br />
Одинаково<br />
выполнять<br />
порошков<br />
массивных<br />
Упрощена<br />
и<br />
θ-θ<br />
легко<br />
анализ<br />
образцов<br />
пробоподготовка<br />
Лучшая<br />
для<br />
геометрия<br />
модернизации<br />
расширения<br />
возможностей<br />
прибора<br />
Plug & play<br />
изменение<br />
конфигурации<br />
прибора<br />
/
• Четыре<br />
одном<br />
• PSD<br />
• Быстрая<br />
• Kα1 во<br />
геометрии<br />
приборе<br />
детектор<br />
1.3 Геометрии<br />
Дифрактометры с изменяемой<br />
геометрией<br />
в<br />
перенастройка<br />
всех<br />
конфигурациях<br />
• Прецизионное<br />
исследование<br />
• Высоко-/<br />
текстуры<br />
низкотемпературные<br />
эксперименты<br />
съемки
2. Геометрия<br />
Образец<br />
«На<br />
на<br />
1.3 Геометрии<br />
Зеемана-Болина<br />
главной<br />
фокусирующей<br />
съемки<br />
окружности<br />
отражение» «На просвет»<br />
(Гинье)
Камера Гинье<br />
1.3 Геометрии<br />
съемки
1. «На<br />
отражение»<br />
2. Пробоподготовка<br />
• Ровная поверхность (кроме параллельного пучка)<br />
• Размер частиц порошка: μd < 1<br />
• Для кристаллитов правильной формы – разбавитель (?)<br />
• Малошумящая подложка<br />
• При необходимости – аморфное связующее (цапон-лак)<br />
2. «На<br />
просвет»<br />
• Ровная поверхность (кроме параллельного пучка)<br />
• Размер частиц порошка: μd < 1<br />
• Аморфная пленка<br />
• Аморфное связующее (цапон-лак)<br />
• Тонкий слой для оптимальной интенсивности сигнала<br />
3. «Дебая-Шеррера»<br />
• Размер частиц порошка: μd < 1<br />
• Капилляр 0.5 - 0.1 мм<br />
• Контроль интенсивности сигнала!<br />
• Запаяйте(заклейте) капилляр!
• Оптимальный<br />
• Расходимость<br />
• Скорость<br />
• Режим<br />
шаг<br />
3. Выбор<br />
пучка<br />
сканирования<br />
–<br />
сканирования<br />
работы<br />
по<br />
–<br />
источника<br />
размеру<br />
по<br />
–<br />
условий<br />
СКО<br />
~ 0.1 FWHM<br />
площади<br />
сигнала<br />
оптимальный<br />
для<br />
съемки<br />
засветки<br />
источника, а<br />
затем<br />
уже для Вас
Change language