Sposobnost proučavanja sastava i strukture složenih supstanci iz karakterističnih rendgenskih spektra direktno slijedi iz Moseleyjevog zakona, koji kaže da je kvadratni korijen numeričkih vrijednosti pojmova za linije emisionog spektra ili za glavnu apsorpciju rub je linearna funkcija atomskog broja elementa ili naboja jezgra. Termin je numerički parametar koji karakteriše frekvenciju apsorpcionih spektra. Linije karakterističnog rendgenskog spektra su malobrojne. Za svaki element njihov je broj prilično specifičan i individualan.

Prednost analize rendgenskog spektra [metod X-zraka spektrometrija je da je relativni intenzitet većine spektralnih linija konstantan, a glavni parametri zračenja ne zavise od hemijskog sastava jedinjenja i smeša u koje je element uključen. U isto vrijeme, broj linija u spektru može ovisiti o koncentraciji datog elementa: pri vrlo niskim koncentracijama elementa, u spektru spoja pojavljuju se samo dvije ili tri jasno izražene linije. Za analizu spojeva pomoću spektra potrebno je odrediti valne dužine glavnih linija (kvalitativna analiza) i njihov relativni intenzitet (kvantitativna analiza). Talasne dužine rendgenskih zraka su istog reda kao i međuatomske udaljenosti u kristalnim rešetkama ispitivanih supstanci. Stoga se snimanjem spektra reflektiranog zračenja može dobiti predodžbu o sastavu spoja koji se proučava.

Poznate su varijacije metode koje koriste sekundarne efekte koji prate proces interakcije rendgenskog zračenja sa supstancom biouzorka. Ova grupa metoda prvenstveno uključuje Rendgenska emisiona spektrometrija , na kojem se snima rendgenski spektar pobuđen elektronima, i Apsorpciona spektrometrija X-zraka , prema mehanizmu interakcije zračenja sa materijom, slično metodi apsorpcione spektrofotometrije.

Osetljivost metoda veoma varira (od 10 -4 do 5,10 -10%) u zavisnosti od izlaza karakterističnog zračenja, kontrasta linija, metode ekscitacije, metoda registracije i dekompozicije zračenja u spektar. Kvantitativna analiza podataka može se provesti korištenjem emisionog spektra (primarnog i sekundarnog) i spektra apsorpcije. Nemogućnost striktnog uzimanja u obzir interakcije zračenja sa atomima materije, kao i uticaja svih uslova merenja, primorava da se ograničimo na merenja relativnog intenziteta zračenja i koristimo interne ili eksterne standardne metode.

Prilikom proučavanja strukture i svojstava molekula, procesa udruživanja molekula i njihove interakcije u otopinama, široko se koristi. Rentgenska fluorescentna spektrometrija , što je već pomenuto gore.

Talasne dužine rendgenskih zraka su istog reda kao i međuatomske udaljenosti u kristalnim rešetkama ispitivanih supstanci. Stoga, kada rendgensko zračenje stupi u interakciju s uzorkom, pojavljuje se karakteristična difrakcijska slika koja odražava strukturne karakteristike kristalnih rešetki ili dispergiranih sistema, odnosno karakterizira sastav spoja koji se proučava. Osnova je proučavanje strukture jedinjenja i njihovih pojedinačnih komponenti na osnovu difrakcionih obrazaca rasejanja rendgenskih zraka na kristalnim rešetkama i strukturnih nehomogenosti. Analiza difrakcije rendgenskih zraka. Spektar se može snimiti pomoću fotografskog filma (kvalitativne analize) ili jonizacionih, scintilacionih ili poluprovodničkih detektora. Ova metoda omogućava da se odredi simetrija kristala, veličina, oblik i tipovi jediničnih ćelija, te da se izvedu kvantitativne studije heterogenih otopina.

RTG SPEKTROSKOPIJA

grana spektroskopije koja proučava spektre emisije (emisije) i apsorpcije (apsorpcije) rendgenskog zračenja, odnosno elektromagnetnog. zračenje u opsegu talasnih dužina 10 -2 -10 2 nm. R.s. koristi se za proučavanje prirode hemikalija. veze i količine. analiza supstanci (rendgenska spektralna analiza). Uz pomoć R. s. možete proučavati sve elemente (počevši od Li) u jedinjenjima, koja se nalaze u bilo kom stanju agregacije.

Spektri rendgenskih zraka nastaju zbog unutrašnjih prelaza elektrona. ljuske atoma. Postoje kočnice i karakteristike. rendgensko zračenje. Prvi se događa kada nabijene čestice (elektroni) bombardiraju metu u rendgenskim cijevima su usporene i imaju kontinuirani spektar. Karakteristično zračenje emituju ciljni atomi kada se sudare sa elektronima (primarno zračenje) ili sa rendgenskim fotonima (sekundarno ili fluorescentno zračenje). Kao rezultat ovih sukoba sa jednim od internih. ( K-, L- ili M-) ljuske atoma, elektron izleti i formira se prazno mjesto koje popunjava elektron iz druge (unutrašnje ili vanjske) ljuske. U ovom slučaju, atom emituje rendgenski kvant.

Usvojen u R. s. Oznake prelaza prikazane su na sl. 1. Svi energetski nivoi sa glavnim kvantnim brojevima n= 1, 2, 3, 4... su označeni u skladu sa tim. K, L, M, N...; Energetskim podnivoima sa istim h dodijeljeni su sekvencijalni numerički indeksi po rastu energije, na primjer. M 1, M 2, M 3, M 4, M 5 (sl. 1). Svi prelazi na K-, L- ili M-nivoi se nazivaju prelazima K-, L- ili M-serija ( K-, L- ili M-prijelazi) i označeni su grčkim slovima (a, b, g...) s brojčanim indeksima. Općenito prihvaćena dijeta. Ne postoje pravila za imenovanje prijelaza. Naib. intenzivni prelazi se javljaju između nivoa koji zadovoljavaju uslove: Dl = 1, Dj = 0 ili 1 (j = lb 1 / 2), Dn .0. Karakteristično rendgenski spektar ima linijski karakter; svaka linija odgovara određenom prijelazu.

Rice. 1. Najvažniji rendgenski prijelazi.

Pošto bombardovanje elektrona izaziva raspad materije, pri analizi i proučavanju hemije. veze, sekundarno zračenje se koristi, kao, na primjer, u rendgenskoj fluorescentnoj analizi (vidi dolje) i u Rentgenska fotoelektronska spektroskopija. Samo u rendgenskoj mikroanalizi (vidi. Metode elektronske sonde) koriste primarne rendgenske spektre, budući da se snop elektrona lako fokusira.

Dijagram uređaja za dobijanje rendgenskih spektra prikazan je na sl. 2. Izvor primarnog rendgenskog zračenja je rendgenska cijev. Za razlaganje rendgenskog zračenja u spektar po talasnoj dužini koristi se kristalni analizator ili difrakcija. grate. Rezultirajući rendgenski spektar se snima na rendgenskom fotografskom filmu pomoću jonizacije. kamere, specijalne brojači, poluprovodnički detektor itd.

Spektri apsorpcije rendgenskih zraka povezani su s prijelazom elektrona u unutrašnjost. ljuske u pobuđene ljuske (ili zone). Da bi se dobili ovi spektri, između rendgenske cijevi i kristala analizatora (slika 2) ili između kristala analizatora i uređaja za snimanje postavlja se tanak sloj apsorbirajuće tvari. Spektar apsorpcije ima oštru granicu niske frekvencije, na kojoj dolazi do skoka apsorpcije. Poziva se dio spektra prije ovog skoka, kada se prijelaz dogodi u području prije praga apsorpcije (tj. u vezana stanja). strukture kratkog dometa apsorpcionog spektra i kvazilinijske je prirode sa dobro definisanim maksimumima i minimumima. Takvi spektri sadrže informacije o slobodnim pobuđenim stanjima hemikalije. veze (ili provodne trake u poluprovodnicima).

Rice. 2. Dijagram rendgenskog spektrometra: 1-rendgenska cijev; 1a-izvor elektrona (termoemisiona katoda); 1 b- cilj (anoda); 2-proučeni predmet; 3 - analizator kristala; 4-uređaj za snimanje; hv 1 - primarno rendgensko zračenje; hv 2 - sekundarno rendgensko zračenje; hv 3 - registrovano zračenje.

Dio spektra izvan praga apsorpcije, kada se prijelaz dogodi u stanju kontinuiranih energetskih vrijednosti, naziva se. fina struktura dugog dometa apsorpcionog spektra (EXAFS-extended apsorption fine structure). U ovom području, interakcija elektrona uklonjenih iz atoma koji se proučava sa susjednim atomima dovodi do malih fluktuacija u koeficijentu. apsorpcije, a minimumi i maksimumi se pojavljuju u rendgenskom spektru, udaljenosti između njih su povezane s geo. strukturu apsorbujuće supstance, prvenstveno sa međuatomskim rastojanjima. EXAFS metoda se široko koristi za proučavanje strukture amorfnih tijela, gdje se koriste konvencionalne metode difrakcije. metode nisu primjenjive.

Energija rendgenskih prijelaza između unutrašnjih elektronski nivoi atoma u vezi. zavise od efektivnog naboja q atoma koji se proučava. Pomak DE apsorpcione linije atoma datog elementa u vezi. u poređenju sa apsorpcionom linijom ovih atoma u slobodnom. stanje je povezano s vrijednošću q. Zavisnost u opštem slučaju je nelinearna. Na osnovu teorijskih zavisnosti DE od q za dekomp. joni i eksperimenti. vrijednosti DEv konn. može se odrediti q. Vrijednosti q istog elementa u različitim hemikalijama. conn. zavise i od oksidacionog stanja ovog elementa i od prirode susjednih atoma. Na primjer, naboj S(VI) je +2,49 u fluorosulfonatima, +2,34 u sulfatima, +2,11 u sulfonskim kiselinama; za S(IV): 1,9 u sulfitima, 1,92 u sulfonima; za S(II): od Ch1 do Ch0,6 u sulfidima i od Ch0,03 do O u polisulfidima K 2 S x(x= 3-6). Mjerenje DE pomaka Ka linije elemenata 3. perioda omogućava vam da odredite stepen oksidacije potonjeg u hemikaliji. konn., au nekim slučajevima i njihovu koordinaciju. broj. Na primjer, prijelaz iz oktaedra. na tetra-edrich. raspored 0 atoma u vezi. Mg i A1 dovode do primjetnog smanjenja DE vrijednosti.

Da bi se dobili spektri emisije rendgenskih zraka, tvar se ozračuje primarnim rendgenskim kvantima hv 1 da se otvori konkurs za interne ljuske, ovo prazno mjesto je popunjeno kao rezultat prijelaza elektrona iz druge unutrašnje ili vanjske ljuske, što je praćeno emisijom sekundarnog rendgenskog kvanta hv 2, koji je snimljen nakon refleksije od kristala analizatora ili difrakcije. rešetke (slika 2).

Prijelazi elektrona iz valentnih ljuski (ili traka) u slobodna mjesta iznutra. ljuska odgovara tzv. poslednje linije emisionog spektra. Ove linije odražavaju strukturu valentnih ljuski ili traka. Prema pravilima selekcije, prelazak na školjke Ki L 1 moguć iz valentnih ljuski, u čijem formiranju učestvuju p-stanja, prelazak na ljuske L 2 i L 3 -c valentne ljuske (ili trake) u čijem formiranju učestvuju s- i d-stanje atoma koji se proučava. Zbog toga Ka-linija elemenata 2. perioda u vezi. daje ideju o raspodjeli energije elektrona 2p orbitala elementa koji se proučava, Kb 2 - linija elemenata 3. perioda - o raspodjeli elektrona 3p orbitala, itd. Linija Kb 5 u koordinacijskim spojevima. elementi 4. perioda nose informacije o elektronskoj strukturi liganada koordinisanih sa atomom koji se proučava.

Proučavanje tranzicija raznih. serije u svim atomima koji formiraju spoj koji se proučava, omogućava nam da detaljno odredimo strukturu valentnih nivoa (ili traka). Posebno vrijedne informacije dobijaju se kada se uzme u obzir kutna ovisnost intenziteta linije u emisionim spektrima monokristala, budući da korištenje polariziranog rendgenskog zračenja u ovom slučaju uvelike olakšava interpretaciju spektra. Intenzitet linija rendgenskog emisionog spektra proporcionalan je populacijama nivoa sa kojih se prelazi, a samim tim i kvadratima koeficijenta. linearna kombinacija atomskih orbitala (vidi Molekularne orbitalne metode). Na tome se zasnivaju metode za određivanje ovih koeficijenata.

Analiza rendgenske fluorescencije (XRF) zasniva se na zavisnosti intenziteta linije spektra rendgenske emisije o koncentraciji odgovarajućeg elementa, koji se široko koristi za količine. analiza dif. materijala, posebno u crnoj i obojenoj metalurgiji, industriji cementa i geologiji. U ovom slučaju se koristi sekundarno zračenje, jer primarni metod pobuđivanja spektra, uz razgradnju supstance, dovodi do loše ponovljivosti rezultata. XRF se odlikuje brzinom i visokim stepenom automatizacije. Granice detekcije, u zavisnosti od elementa, sastava matrice i spektrometra koji se koristi, su unutar 10 -3 -10 -1%. Svi elementi se mogu odrediti, počevši od Mg u čvrstoj ili tečnoj fazi.

Intenzitet fluorescencije i element koji se proučava ne zavisi samo od njegove koncentracije u uzorku, ali i na koncentracije drugih elemenata , jer doprinose i apsorpciji i pobuđivanju fluorescencije elementa i (matrični efekat). Osim toga, na izmjerenu vrijednost i render creatures. uticaj površine uzorka, distribucije faza, veličine zrna itd. Da bi se ovi efekti uzeli u obzir, koristi se veliki broj tehnika. Najvažniji od njih su empirijski. eksterne i interne metode standard, korištenje pozadine raspršenog primarnog zračenja i metoda razrjeđivanja.

U ekst. standardna koncentracija nepoznatog elementa Sa i određuje se poređenjem intenziteta i sa sličnim vrijednostima I st standardnih uzoraka, za koje su poznate vrijednosti koncentracije C st elementa koji se utvrđuje. pri čemu: Sa i= C st i/I st. Metoda omogućava da se uzmu u obzir korekcije povezane s opremom, međutim, da bi se precizno uzeo u obzir utjecaj matrice, standardni uzorak mora biti po sastavu blizak onom koji se analizira.

U internoj metodi standarda, određena količina D se dodaje analiziranom uzorku Sa i element koji se određuje, što dovodi do povećanja intenziteta D i. U ovom slučaju: Sa i = i D Sa i/D i. Metoda je posebno efikasna pri analizi materijala složenog sastava, ali postavlja posebne zahtjeve za pripremu uzoraka sa aditivima.

Upotreba raspršenog primarnog zračenja zasniva se na činjenici da je u ovom slučaju omjer intenziteta fluorescencije i elementa koji se određuje do intenziteta pozadine uglavnom zavisi I f. od i malo zavisi od koncentracije drugih elemenata Sa j.

U metodi razblaživanja, uzorku koji se proučava dodaju se velike količine slabog apsorbera ili male količine jakog apsorbera. Ovi aditivi bi trebali smanjiti učinak matrice. Metoda razblaživanja je efikasna u analizi vodenih rastvora i uzoraka složenog sastava, kada je metoda interna. standard nije primjenjiv.

Postoje i modeli za podešavanje izmjerenog intenziteta i na osnovu intenziteta j ili koncentracije ostali elementi. Na primjer, vrijednost predstavljeno u obliku:

vrijednosti a, b i d su pronađeni metodom najmanjih kvadrata na osnovu izmjerenih vrijednosti i I j u nekoliko standardnih uzoraka sa poznatim koncentracijama elementa koji se određuje . Modeli ovog tipa se široko koriste u serijskim analizama na XRF instalacijama opremljenim računarom.

Lit.: Barinski R.L., Nefedov V.I., rendgensko spektralno određivanje naboja atoma u molekulima, M., 1966; Nemoshkalenko V.V., Aleshin V.G., Teorijske osnove rendgenske emisione spektroskopije, K., 1979; Rendgenski spektri molekula, Novosibirsk, 1977; Analiza rendgenske fluorescencije, priredio X. Erhardt, trans. iz njemačkog, M., 1985; Nefedov V.I., Vovna V.I., Elektronska struktura hemijskih jedinjenja, M., 1987.

V. I. Nefedov.

Hemijska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

• RHENIJUM OKSIDI
• RTG STRUKTURALNA ANALIZA

Pogledajte šta je "X-RAJKA SPEKTROSKOPIJA" u drugim rječnicima:

RTG SPEKTROSKOPIJA- dobijanje spektra emisije i apsorpcije rendgenskih zraka i njihova upotreba u studijama energije elektrona. strukture atoma, molekula i čvrstih tijela. tel. Za R. s. takođe uključuje rendgensku fotoelektronsku spektroskopiju, proučavanje zavisnosti ... ... Fizička enciklopedija

RTG SPEKTROSKOPIJA- metode za proučavanje strukture atoma pomoću rendgenskih spektra. Da bi se dobili rendgenski spektri, ispitivana tvar se bombardira elektronima u rendgenskoj cijevi ili se fluorescencija ispitivane supstance pobuđuje zračenjem... ... Veliki enciklopedijski rječnik

rendgenska spektroskopija- Termin rendgenska spektroskopija Izraz na engleskom rendgenska spektroskopija Sinonimi Skraćenice Povezani pojmovi rendgenska fotoelektronska spektroskopija Definicija: tehnika za proučavanje sastava supstance iz apsorpcionih (apsorpcionih) spektra ili... ... Enciklopedijski rečnik nanotehnologije

rendgenska spektroskopija- dobijanje rendgenskih spektra (vidi X-zrake spektre) emisije i apsorpcije i njihova primjena u proučavanju elektronske energetske strukture atoma, molekula i čvrstih tijela. Za R. s. takođe uključuje rendgenske elektrone... Velika sovjetska enciklopedija

rendgenska spektroskopija- metode za proučavanje strukture atoma pomoću rendgenskih spektra. Da bi se dobili rendgenski spektri, ispitivana tvar se bombardira elektronima u rendgenskoj cijevi ili se fluorescencija ispitivane supstance pobuđuje... ... enciklopedijski rječnik

rendgenska spektroskopija- rentgeno spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos elektroninės sandaros tyrimas pagal spinduliavimo, sugerties, fotoelektronų rentgeno spektrus bei pagal rentgeno spektrų intensyvumo priklausomybę nuo… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

rendgenska spektroskopija- rentgeno spektroskopija statusa T sritis fizika atitikmenys: engl. X-ray spektroskopija vok. Röntgenspektroskopie, f; Röntgenstrahlenspektroskopie, f rus. Rendgenska spektroskopija, f pranc. spektroskopija à rayons X, f; spectroscopie aux rayons… … Fizikos terminų žodynas

RTG SPEKTROSKOPIJA- metode za proučavanje strukture atoma pomoću rendgenskih spektra. Da bi se dobili rendgenski spektri, tvar koja se proučava se bombardira elektronima u rendgenskoj cijevi ili se fluorescencija supstance koja se proučava pobuđuje pod utjecajem rendgenskih zraka... ... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

Rendgenska spektroskopija (XAS, EXAFS, itd.)- Članci XAFSXANES spektroskopija apsorpciona traka rub rendgenske spektroskopije sinhrotronsko zračenje (

Int. ljuske atoma. Postoje kočnice i karakteristike. rendgensko zračenje. Prvi se događa kada nabijene čestice (elektroni) bombardiraju metu u rendgenskim cijevima su usporene i imaju kontinuirani spektar. Karakteristično zračenje emituju ciljni atomi kada se sudare sa elektronima (primarno zračenje) ili sa rendgenskim fotonima (sekundarno ili fluorescentno zračenje). Kao rezultat ovih sudara sa jednim od internih. (K-, L- ili M-) ljuske atoma, elektron izleti i formira se prazno mjesto koje popunjava elektron iz druge (unutrašnje ili vanjske) ljuske. U ovom slučaju, atom emituje rendgenski kvant.

Oznake prelaza prihvaćene u rendgenskoj spektroskopiji prikazane su na Sl. 1. Svi energetski nivoi sa glavnim kvantnim brojevima n = 1, 2, 3, 4... su označeni u skladu sa tim. K, L, M, N...; Energetskim podnivoima sa istim h dodeljuju se uzastopni numerički indeksi po rastu energije, na primer. M 1, M 2, M 3, M 4, M 5 (sl. 1). Svi prijelazi na K-, L- ili M-nivoe nazivaju se prijelazi K-, L- ili M-serije (K-, L- ili M-prijelazi) i označavaju se grčkim slovima (a, b, g ...) sa numeričkim indeksima. Općenito prihvaćena dijeta. Ne postoje pravila za imenovanje prijelaza. Naib. intenzivni prelazi se javljaju između nivoa koji zadovoljavaju uslove: D l = 1, D j = 0 ili 1 (j = lb 1 / 2), D n. 0. Karakteristika rendgenski spektar ima linijski karakter; svaka linija odgovara određenom prijelazu.

Rice. 1. Najvažniji rendgenski prijelazi.

Pošto bombardovanje elektrona izaziva raspad materije, pri analizi i proučavanju hemije. veze, sekundarno zračenje se koristi, kao, na primjer, u rendgenskoj fluorescentnoj analizi (vidi dolje) i u rendgenskoj elektronskoj spektroskopiji. Samo u rendgenskoj mikroanalizi (vidi Metode elektronske sonde) koriste se primarni rendgenski spektri, jer elektronski snop se lako fokusira.

Dijagram uređaja za dobijanje rendgenskih spektra prikazan je na sl. 2. Izvor primarnog rendgenskog zračenja je rendgenska cijev. Za razlaganje rendgenskog zračenja u spektar po talasnoj dužini koristi se kristalni analizator ili difrakcija. grate. Rezultirajući rendgenski spektar se snima na rendgenskom fotografskom filmu pomoću jonizacije. kamere, specijalne brojači, poluprovodnički detektor itd.

Spektri apsorpcije rendgenskih zraka povezani su s prijelazom elektrona u unutrašnjost. ljuske u pobuđene ljuske (ili zone). Da bi se dobili ovi spektri, između rendgenske cijevi i kristala analizatora (slika 2) ili između kristala analizatora i uređaja za snimanje postavlja se tanak sloj apsorbirajuće tvari. Spektar apsorpcije ima oštru granicu niske frekvencije, na kojoj dolazi do skoka apsorpcije. Poziva se dio spektra prije ovog skoka, kada se prijelaz dogodi u području prije praga apsorpcije (tj. u vezana stanja). strukture kratkog dometa apsorpcionog spektra i kvazilinijske je prirode sa dobro definisanim maksimumima i minimumima. Takvi spektri sadrže informacije o slobodnim pobuđenim stanjima hemikalije. veze (ili provodne trake u poluprovodnicima).

Rice. 2. Dijagram rendgenskog spektrometra: 1-rendgenska cijev; 1a-izvor elektrona (termoemisiona katoda); 1b-meta (anoda); 2-proučeni predmet; 3 - analizator kristala; 4-uređaj za snimanje; hv 1 - primarno rendgensko zračenje; hv 2 - sekundarno rendgensko zračenje; hv 3 - registrovano zračenje.

Dio spektra izvan praga apsorpcije, kada se prijelaz dogodi u stanju kontinuiranih energetskih vrijednosti, naziva se. fina struktura dugog dometa apsorpcionog spektra (EXAFS-extended apsorption fine structure). U ovom području, interakcija elektrona uklonjenih iz atoma koji se proučava sa susjednim atomima dovodi do malih fluktuacija u koeficijentu. apsorpcije, a minimumi i maksimumi se pojavljuju u rendgenskom spektru, udaljenosti između njih su povezane s geo. strukturu apsorbujuće supstance, prvenstveno sa međuatomskim rastojanjima. EXAFS metoda se široko koristi za proučavanje strukture amorfnih tijela, gdje se koriste konvencionalne metode difrakcije. metode nisu primjenjive.

Energija rendgenskih prijelaza između unutrašnjih elektronski nivoi atoma u vezi. zavise od efektivnog naboja q atoma koji se proučava. Pomak D E apsorpcione linije atoma datog elementa u vezi. u poređenju sa apsorpcionom linijom ovih atoma u slobodnom. stanje je povezano sa količinom q. Zavisnost u opštem slučaju je nelinearna. Na osnovu teorijskih zavisnosti D E od q za dekomp. joni i eksperimenti. vrijednosti D E u kon. q se može odrediti. q vrijednosti istog elementa u različitim hemikalijama. conn. zavise i od oksidacionog stanja ovog elementa i od prirode susjednih atoma. Na primjer, naboj S(VI) je +2,49 u fluorosulfonatima, +2,34 u sulfatima, +2,11 u sulfonskim kiselinama; za S(IV): 1,9 u sulfitima, 1,92 u sulfonima; za S(II): od -1 do -0,6 u sulfidima i od -0,03 do O u polisulfidima K 2 S x (x = 3-6). Mjerenje pomaka D E Ka linije elemenata 3. perioda omogućava određivanje stepena oksidacije ovih potonjih u hemikaliji. konn., au nekim slučajevima i njihovu koordinaciju. broj. Na primjer, prijelaz iz oktaedra. na tetra-edrich. raspored 0 atoma u vezi. Mg i A1 dovodi do primjetnog smanjenja vrijednosti D E.

Da bi se dobili emisioni spektri rendgenskih zraka, supstanca je ozračena primarnim rendgenskim kvantima hv 1 kako bi se stvorilo prazno mjesto u unutrašnjosti. ljuska, ovo upražnjeno mjestoje ispunjen kao rezultat prijelaza elektrona iz druge unutarnje ili vanjske ljuske, što je praćeno emisijom sekundarnog rendgenskog kvanta hv 2, koji se snima nakon refleksije od kristala analizatora ili difrakcionog kristala. rešetke (slika 2).

Prijelazi elektrona iz valentnih ljuski (ili traka) u slobodna mjesta iznutra. ljuska odgovara tzv. poslednje linije emisionog spektra. Ove linije odražavaju strukturu valentnih ljuski ili traka. Prema pravilima selekcije, moguć je prijelaz na K i L 1 ljuske iz valentnih ljuski, u čijem formiranju učestvuju p-stanja, prelazak na L 2 i L 3 -c ljuske valentnih ljuski (odnosno trake), u čijem formiranju učestvuju s - i d-stanja atoma koji se proučava. Dakle, Ka je linija elemenata 2. perioda u vezi. daje ideju o raspodjeli energije elektrona 2p orbitala elementa koji se proučava, Kb 2 - linija elemenata 3. perioda - o raspodjeli elektrona 3p orbitala, itd. Linija Kb 5 u koordinacijskim vezama. elementi 4. perioda nose informacije o elektronskoj strukturi liganada koordinisanih sa atomom koji se proučava.

Proučavanje tranzicija raznih. serije u svim atomima koji formiraju spoj koji se proučava, omogućava nam da detaljno odredimo strukturu valentnih nivoa (ili traka). Posebno vrijedne informacije dobijaju se kada se uzme u obzir ugaona zavisnost intenziteta linija u emisionim spektrima monokristala, jer Upotreba polariziranog rendgenskog zračenja u ovom slučaju uvelike olakšava interpretaciju spektra. Intenzitet linija rendgenskog emisionog spektra proporcionalan je populacijama nivoa sa kojih se prelazi, a samim tim i kvadratima koeficijenta. linearna kombinacija atomskih orbitala (pogledajte molekularne orbitalne metode). Na tome se zasnivaju metode za određivanje ovih koeficijenata.

Analiza rendgenske fluorescencije (XRF) zasniva se na zavisnosti intenziteta linije spektra rendgenske emisije o koncentraciji odgovarajućeg elementa, koji se široko koristi za količine. analiza dif. materijala, posebno u crnoj i obojenoj metalurgiji, industriji cementa i geologiji. U ovom slučaju se koristi sekundarno zračenje, jer Primarna metoda pobuđivanja spektra, zajedno sa razgradnjom supstance, dovodi do slabe ponovljivosti rezultata. XRF se odlikuje brzinom i visokim stepenom automatizacije. Granice detekcije, u zavisnosti od elementa, sastava matrice i spektrometra koji se koristi, su unutar 10 -3 -10 -1%. Svi elementi se mogu odrediti, počevši od Mg u čvrstoj ili tečnoj fazi.

Intenzitet fluorescencije Ii proučavanog elementa i ne zavisi samo od njegove koncentracije Ci u uzorku, već i od koncentracija ostalih elemenata Cj, jer doprinose i apsorpciji i pobuđivanju fluorescencije elementa i (matrični efekat). Osim toga, na izmjerenu vrijednost I i utiču bića. uticaj površine uzorka, distribucije faza, veličine zrna itd. Da bi se ovi efekti uzeli u obzir, koristi se veliki broj tehnika. Najvažniji od njih su empirijski. eksterne i interne metode standard, korištenje pozadine raspršenog primarnog zračenja i metoda razrjeđivanja.
D S i elementa koji se određuje, što dovodi do povećanja intenziteta D I i. U ovom slučaju: S i = I i D S i /D I i . Metoda je posebno efikasna pri analizi materijala složenog sastava, ali postavlja posebne zahtjeve za pripremu uzoraka sa dodatkom.

Upotreba raspršenog primarnog zračenja zasniva se na činjenici da u ovom slučaju uglavnom zavisi omjer intenziteta fluorescencije I i elementa koji se utvrđuje i pozadinskog intenziteta I f. na C i i malo zavisi od koncentracije drugih elemenata C j.

U metodi razblaživanja, uzorku koji se proučava dodaju se velike količine slabog apsorbera ili male količine jakog apsorbera. Ovi aditivi bi trebali smanjiti učinak matrice. Metoda razblaživanja je efikasna u analizi vodenih rastvora i uzoraka složenog sastava, kada je metoda interna. standard nije primjenjiv.

Postoje i modeli za podešavanje izmjerenog intenziteta Ii na osnovu intenziteta Ij ili koncentracija Cj drugih elemenata. Na primjer, vrijednost C i je predstavljena kao:

Vrijednosti a, b i d nalaze se metodom najmanjih kvadrata na osnovu izmjerenih vrijednosti I i i I j u nekoliko standardnih uzoraka sa poznatim koncentracijama elementa koji se određuje Ci. Modeli ovog tipa se široko koriste u serijskim analizama na XRF instalacijama opremljenim računarom.

Lit.: Barinski R.L., Nefedov V.I., Rendgensko spektralno određivanje naboja atoma u molekulima, M., 1966; Nemoshkalenko V.V., Aleshin V.G., Teorijske osnove rendgenske emisione spektroskopije, K., 1979; Rendgenski spektri molekula, Novosibirsk, 1977; Analiza rendgenske fluorescencije, priredio X. Erhardt, trans. iz njemačkog, M., 1985; Nefedov V.I., Vovna V.I., Elektronska struktura hemijskih jedinjenja, M., 1987.

V. I. Nefedov.

5 Glavne poteškoće primjene standardnih EXAFS tehnika na niskoenergetske spektre i načini za njihovo prevazilaženje. μ(k)μ(k) k 1. Problem dobijanja faktorizovanog atomskog dela μ 0 (k) Prvi principi proračuna, kao i Fourierova analiza XANES spektra zahtevaju poznavanje μ 0 (k) μ (k) = μ 0 (k) (1)

6 ( (2) Algoritam za izdvajanje faktorizovanog atomskog dela Parametri se određuju u procesu optimizacije tako da se zadovolje sledeći odnosi: 1) FT [µ experim (k)] = FT [µ 0 (k)] u regionu malog R

7 2. Proširenje Fourierovog vrha atoma 1. koordinacione sfere Za potrebe strukturne analize: χ(k) = χ 1 (k) + χ MRO (k) + χ MS (k) (3) χ 1 ( k) – atomi doprinosa 1. koordinacione sfere atoma koji apsorbuje; χ MRO (k) – doprinos pojedinačnog rasejanja atomima 2. i udaljenijih sfera (doprinos srednjeg reda ili MRO); χ MS (k) – doprinos višestrukih procesa raspršenja (MS). Za Fourierovu analizu kroz mali k-interval ustanovljeno je (Phys.Rev.B, 2002, v.65): 1) Doprinos MRO je glavni izvor grešaka u određivanju R i N - rezultat proširenja Fourierove vrh 1. sfere u F( R); 2) MS doprinos – visokofrekventne oscilacije koje se pojavljuju na R~5-6 Å u F(R)

8 Tvrdnja: Utjecaj doprinosa MRO i MS na utvrđene vrijednosti strukturnih parametara R i N može se učiniti zanemarivim odabirom k min iznad prve, najsjajnije, rubne karakteristike spektra. Istina je da se optimizacija Fourierove transformacije F(R) eksperimentalnog spektra može uspješno izvesti na osnovu objektivne funkcije koja modelira doprinos samo onih atoma koji koordiniraju apsorbirajući centar. U ovom slučaju, F(R) eksperimenta se mora reproducirati: 1) u širokom R - opsegu (do ~ 8-10 Ǻ), ili 2) u kratkom R - intervalu (3–4 Ǻ), istovremeno osiguravajući visoku tačnost utvrđenih strukturnih parametara za korištene modelne spojeve.

10 Model jedinjenja Difrakcijski podaci K-XANES spektri (optimizacija sa fiksnim N) NR, ÅS02S02 Fe(II)-sulfat rastvor Fe(III)-sulfat rastvor Na-Mordenit (Na 8 nH 2 O) Berlinit (AlPO 4) Beta-zeolit (Si 64 O 128) Strukturni parametri dobijeni analizom XAS Fourierove transformacije u poređenju sa podacima o difrakciji

11 Eksperimentalni (puna linija) i teoretski (isprekidana linija) K apsorpcijski spektri silicija u nekim zeolitima Beta-zeolit ​​(Si/Al=100) P Mordenit (Si/Al=15) Cmcm Fagesit (Si/Al=15) Fd- 3m FEFF8 proračun FEFF8 proračun sa zamijenjenim σ na (k)

12 Tehnika za dobijanje faktorizovanog atomskog dela poprečnog preseka apsorpcije rendgenskih zraka iz područja blizu praga eksperimentalnog spektra omogućava: – smanjenje uticaja grešaka MT aproksimacije i neelastičnih intrinzičnih fotojonizacionih gubitaka na izračunati spektar; – odrediti strukturne parametre koordinacionog okruženja apsorbirajućeg atoma koristeći Fourierovu analizu kratkoenergetskih spektra.

13 Tačnost određivanja konstruktivnih parametara Stabilnost utvrđenih vrijednosti konstruktivnih parametara S 0 2 N, R i σ 2 u odnosu na moguće netačnosti u fiksnim vrijednostima korištenih nekonstruktivnih parametara provjerena je variranjem potonje u fizički razumnim granicama za njih, u modelnim uzorcima: Berlinit (AlPO 4) , Pirofilit (Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2, Na-Mordenit Na 8 nH 2 O, Diopside (CaMgSi 2 O 6), Spinel ( MgAl 2 O 4), Pirop (Mg 3 AlSi 3 O 12), CaTiSiO 5, Na 2 TiSiO5 – kristalni, Fe(II)- i Fe(III)-sulfatni rastvori. Zaključak: pri izboru k min iznad prvog, najsjajnijeg , karakteristike rubova, Fourierova analiza K-XANES spektra u neuređenim i amorfnim jedinjenjima omogućava vam da odredite međuatomske udaljenosti R za 1. sferu sa tačnošću od ± 0,01 Ǻ (

14 CN = 4 CN = 6 CN = Ograničen broj parametara optimizacije. Kratak k-interval (k) ograničava broj nezavisnih parametara optimizacije (4-5 parametara) u skladu sa: N idp = 2 *k * R / π + 1 (4) Kvantitativna analiza složenog koordinacionog okruženja atoma u spoju se izvodi korištenjem različitih, najvjerovatnijih modela njegovog neposrednog okruženja. Izbor modela se vrši prema vrijednostima srednje kvadratne diskrepancije χ ν 2 i Debye-Wallerovog parametra σ 2.

15 4. Problem rješavanja bliskih međuatomskih udaljenosti korištenjem Fourierove analize spektra ograničenog opsega EXAFS: Δk ~ 10 Å -1 δR ~ 0,15 Å XANES: Δk ~ 3 Å -1 δR ~ 0,4 Å Prema teoriji signala, udaljenosti R 1 i R 2 : ΔR = |R 2 – R 1 |

18 Optimizacijski postupak koji koristi oblik ciljne funkcije sličan obliku signala koji se proučava omogućava nam da identifikujemo model izobličenja lokalne atomske strukture, u kojem se radijalna distribucija koordinirajućih atoma u odnosu na centar apsorpcije karakteriše razlika u međuatomskim udaljenostima δR za red veličine manja, utvrđena općim kriterijem rezolucije δR = π/( 2Δk), gdje je Δk interval talasnih brojeva eksperimentalnog spektra.

20 Model R 1, ÅR 2, Å R 3, Å 2, Å Kvalitet optimizacije pomoću modela Strukturni parametri oktaedra atoma In, i kvalitet optimizacije za As K-XAS spektar kristala InAs na 11 GPa, dobijeno na osnovu najvjerovatnijih modela radijalne raspodjele šest In atoma

21 U kristalu indijum arsenida pod pritiskom od 11 GPa dolazi do izobličenja lokalne atomske strukture u rešetki tipa NaCl, u kojoj je atom As koordiniran sa šest atoma In, radijalno raspoređenih u odnosu na As prema ( 1+4+1) model, sa međuatomskim razmacima R As-In = 1,55 Å (jedan atom), R As-In = 1,74 Å (četiri atoma), R As-In = 2,20 Å (jedan atom).

22 Glavne publikacije 1. L.A. Bugaev, Jeroen A. van Bokhoven, V.V. Khrapko, L.A. Avakyan, J.V. Latokha J. Phys. Chem. B., 2009, v.113, str L.A. Bugaev, L.A. Avakyan, M.S. Makhova, E.V. Dmitrienko, I.B. Alekseenko Optika i spektroskopija, 2008, T. 105, 6, P. 962– L.A. Bugaev, J.A. van Bokhoven, A.P. Sokolenko, Ya.V. Latokha, L.A. Avakyan J. Phys. Chem. B., 2005. v.109, str. L.A. Bugaev, A.P. Sokolenko, H.V. Dmitrienko, A.-M. Flank Phys.Rev.B, 2002, v.65, str – 7 5. L.A. Bugaev, dr. Ildefonse, A.-M. Flank, A.P. Sokolenko, H.V. Dmitrienko J.Phys.C., 2000, v.12, str L.A. Bugaev, dr. Ildefonse, A.-M. Flank, A.P. Sokolenko, H.V. Dmitrienko J.Phys.C., 1998, v.10, str

Energija k-ivica apsorpcije za određeni broj hemijskih elemenata

Interakcija rendgenskih zraka

Interakcija zračenja u ultraljubičastom, infracrvenom i vidljivom spektru

Interakcija zračenja u vidljivom spektralnom opsegu sa materijom

Interakcija infracrvenog zračenja sa materijom

Interakcija radiofrekventnog zračenja

Poglavlje 2. Metoda masene spektroskopije za ispitivanje metala, legura i otpada

2.1. Fizička suština metode masene spektroskopije sa laserskom jonizacijom materije

Maseni spektrograf sa dvostrukim fokusiranjem i fotometrijska kriva ovog spektrograma (b) i područje masenog broja

2.2. Principi interakcije impulsnog laserskog zračenja sa ciljnom materijom

2.3. Vrste lasera i njihovi parametri

2.4. Metoda masene spektroskopije sa laserskom jonizacijom materije

2.5. Maseni spektrometri – alati za praćenje metala, legura i otpada

2.6. Vrste analizatora mase koji se koriste u masenom spektrometru

2.7. Osnove metoda za identifikaciju elementarnog sastava tvari pomoću laserskog ionizatora i dinamičkog analizatora mase za vrijeme leta

2.8. Emisioni spektroskopi za stručnu spektralnu analizu crnih i obojenih metala

2.8.1. Višekanalni emisioni spektrometar dsf-71 (ls-1000)

Komponente uređaja imaju sljedeće karakteristike:

Specifikacije

2.8.2. Višekanalni emisioni spektrometar serije MFS

specifikacije:

Jedinstveni sistem upravljanja i registracije:

Pitanja za samotestiranje za Poglavlje 2

Poglavlje 3. Fizičke osnove ispitivanja γ-fluorescencije metala, legura, otpada

3.1. X-zrake

3.2. Spektri X-zraka

rendgenska spektroskopija

Rendgenska oprema. Rendgen kamera i rendgenska cijev

Rendgenski goniometar

3.6. Rentgenski difraktometar

3.7. Vakuum za skeniranje rendgenske fluorescencije kristalne difrakcije “Spectroscan-V”

3.8. rendgenski fluorescentni kristalno-difrakcijski skenirajući spektrometar, prijenosni "Spectroscan"

3.9. Prijenosni spektrometar rendgenske fluorescencije kristalno difrakcijski skenirajući "Spectroscan-lf"

3.10. Osnove metoda za identifikaciju elementarnog sastava nepoznate supstance i određivanje koncentracije sastojaka metodom analize gama fluorescencije

3.11. Metodologija za rendgensku spektralnu analizu čelika bez standarda

3.11.1. Metodologija za analizu ugljeničnih čelika

3.11.2. Metodologija za određivanje sadržaja metala u vodama za piće, prirodnim i otpadnim vodama pri analizi na sorpcionim celuloznim detat filterima

3.11.3. Metodologija za određivanje sadržaja metala u praškastim uzorcima tla

Pitanja za samotestiranje za Poglavlje 3

Poglavlje 4. Instrumenti i metode za carinsku kontrolu sastava metala, legura, otpada primenom metoda vrtložne struje

4.1. Osnove teorije vrtložnih struja

4. 2. Distribucija vrtložnih struja

4.3. Karakteristike materije i polja

4.4. Fizički principi metode vrtložnih struja (vati)

4.5. Primjena i klasifikacija metoda vrtložnih struja

Senzori i karakteristični fizički procesi

4.7. Neki tipični dizajni senzora

Kontrola i utjecaj nečistoća na električnu provodljivost pojedinih metala

bakar (b)

Električna provodljivost i temperaturni koeficijent nekih

4.9. Metode i instrumenti za mjerenje električne provodljivosti nemagnetnih metala

4.10. Opće odredbe. Postupak mjerenja

4.11. Elementi metodologije istraživanja i izbor materijala za kontrolu

Pitanja za samotestiranje za Poglavlje 4

Poglavlje 5. Ultrazvučne metode za ispitivanje metala, legura, otpada i ruda

5.1. Klasifikacija metoda akustičke kontrole

5.2. Ultrazvučna oprema

Priprema za kontrolu

Kontrolni postupak

5.3. Ultrazvučna oprema u ispitivanju bez razaranja

5.4. Ultrazvučni pretvarači

5.5. Određivanje vrste metala, legure, otpada merenjem brzine prostiranja elastičnih talasa

Pitanja za samotestiranje za Poglavlje 5

Poglavlje 6. Klasifikacija radiometrijskih metoda za praćenje sastava ruda

6.1. Metode za određivanje elementarnog sastava minerala sekundarnom radijacijskom spektrometrijom

6.2. Metode zasnovane na interakciji gama ili rendgenskog zračenja sa elektronskim omotačima atoma ili jezgrima atoma elemenata

6.3. Metode zasnovane na spektrometriji gama zračenja koje nastaje raznim nuklearnim reakcijama neutrona sa materijom

Metode za određivanje prirodne radioaktivnosti stijena koje sadrže radioaktivne elemente

6.5. Luminescentne metode praćenja sastava ruda

6.6. Fotometrijske metode za praćenje sastava ruda

6.7. Radiotalasne metode za kontrolu rude

6.8. Tehnologija sortiranja rude

Pitanja za samotestiranje za Poglavlje 6

Zaključak

Bibliografija:

Predmetni indeks

Sadržaj

191186, Sankt Peterburg, ul. Miliona, 5

1. rendgenska spektroskopija

Rendgenska spektroskopija, dobijanje spektra emisije i apsorpcije rendgenskih zraka i njihova primjena u proučavanju elektronske energetske strukture atoma, molekula i čvrstih tijela. Rendgenska spektroskopija uključuje i rendgensku elektronsku spektroskopiju, tj. spektroskopija rendgenskih foto- i Auger elektrona, proučavanje zavisnosti intenziteta kočnog zračenja i karakterističnih spektra od napona na rendgenskoj cevi (metoda izohromata), spektroskopija ekscitacionih potencijala.

Spektri emisije rendgenskih zraka dobijaju se ili bombardiranjem supstance koja se proučava, koja služi kao meta u rendgenskoj cijevi, ubrzanim elektronima (primarni spektri), ili zračenjem tvari primarnim zracima (fluorescentni spektri). Emisioni spektri se snimaju rendgenskim spektrometrima. Proučavaju se ovisnošću intenziteta zračenja o energiji rendgenskog fotona. Oblik i položaj rendgenskih emisijskih spektra pružaju informacije o energetskoj distribuciji gustoće stanja valentnih elektrona i omogućavaju eksperimentalno otkrivanje simetrije njihovih valnih funkcija i njihove distribucije između snažno vezanih lokaliziranih elektrona atoma i putujućih elektrona. elektrona čvrstog tela.

Spektri apsorpcije rendgenskih zraka formiraju se prolaskom uskog dijela spektra kočnog zračenja kroz tanak sloj supstance koja se proučava. Proučavanjem zavisnosti koeficijenta apsorpcije rendgenskog zračenja od strane supstance od energije rendgenskih fotona dobija se informacija o energetskoj distribuciji gustine slobodnih elektronskih stanja. Spektralni položaji granice apsorpcionog spektra i maksimumi njegove fine strukture omogućavaju pronalaženje višestrukosti ionskih naboja u spojevima (u mnogim slučajevima se može odrediti pomacima glavnih linija emisionog spektra). Rendgenska spektroskopija takođe omogućava da se ustanovi simetrija neposrednog okruženja atoma i da se proučava priroda hemijske veze. Rendgenski spektri, koji nastaju bombardovanjem ciljnih atoma teškim jonima visoke energije, daju informacije o distribuciji emitujućih atoma prema mnoštvu unutrašnjih jonizacija. Rentgenska elektronska spektroskopija se koristi za određivanje energije unutrašnjih nivoa atoma, za hemijsku analizu i određivanje valentnih stanja atoma u hemijskim jedinjenjima.

1. Rendgenska oprema. Rendgen kamera i rendgenska cijev

Rendgenska kamera je uređaj za proučavanje ili praćenje atomske strukture uzorka snimanjem na fotografski film uzorka koji se pojavljuje tokom difrakcije rendgenskih zraka na uzorku koji se proučava. Rendgenska kamera se koristi u rendgenskoj strukturnoj analizi. Svrha rendgenske kamere je da osigura da su ispunjeni uslovi za difrakciju rendgenskih zraka i da se dobiju rendgenske slike.

Izvor zračenja za rendgensku kameru je rendgenska cijev. Rendgenske kamere mogu biti strukturno različite u zavisnosti od specijalizacije kamere (rendgenska kamera za proučavanje monokristala, polikristala; rendgenska kamera za dobijanje rendgenskih slika pod malim uglom, rendgenska kamera za rendgensku topografiju , itd.). Sve vrste rendgenskih kamera sadrže kolimator, jedinicu za instalaciju uzorka, kasetu sa fotografskim filmom, mehanizam za pomicanje uzorka (a ponekad i kasete). Kolimator formira radni snop primarnog zračenja i predstavlja sistem proreza (rupa), koji zajedno sa fokusom rendgenske cijevi određuju smjer i divergenciju snopa (tzv. geometrija metode) . Umjesto kolimatora, na ulazu kamere može se ugraditi monohromatorski kristal (ravni ili zakrivljeni). Monohromator bira rendgensko zračenje određenih talasnih dužina u primarnom snopu; sličan efekat se može postići ugradnjom selektivno apsorbujućih filtera u komoru.

Jedinica za instalaciju uzorka ga učvršćuje u držač i postavlja njegov početni položaj u odnosu na primarnu gredu. Služi i za centriranje uzorka (dovođenje do ose rotacije), au rendgenskoj komori za proučavanje monokristala služi i za naginjanje uzorka na goniometrijskoj glavi (slika 3.4.1). Ako uzorak ima oblik ploče, onda je pričvršćen na prilagođene vodilice. Ovo eliminira potrebu za dodatnim centriranjem uzorka. U rendgenskoj topografiji velikih monokristalnih pločica, držač uzorka se može prevesti (skenirati) sinhrono sa pomakom filma uz održavanje kutne pozicije uzorka.

Sl.3.4.1. Goniometrijska glava: O – uzorak, D – lučne vodilice za naginjanje uzorka u dva međusobno okomita smjera; MC – mehanizam za centriranje uzorka, koji služi za postavljanje središta lukova u kojima se uzorak nalazi na os rotacije kamere

Kaseta rendgenske kamere koristi se za davanje fotografskog filma potrebnog oblika i za zaštitu od svjetlosti. Najčešće su kasete ravne i cilindrične (obično koaksijalne s osi rotacije uzorka; za metode fokusiranja uzorak se postavlja na površinu cilindra). U drugim rendgenskim kamerama (npr. rendgenski goniometri, rendgenska topografska komora), kaseta se kreće ili rotira sinhrono sa kretanjem uzorka. Kod nekih rendgenskih kamera (integrišući), kaseta se takođe pomera za malu količinu sa svakim ciklusom x-zraka. Ovo dovodi do razmazivanja difrakcionog maksimuma na fotografskom filmu, usrednjavanja zabeleženog intenziteta zračenja i povećava tačnost njegovog merenja.

Kretanje uzorka i kasete koriste se u različite svrhe. Kada se polikristali rotiraju, povećava se broj kristalita koji padaju u reflektivni položaj - ispada da je linija difrakcije na uzorku difrakcije rendgenskih zraka ravnomjerno zacrnjena. Kretanje monokristala omogućava da se različite kristalografske ravni dovedu u reflektirajući položaj. U topografskim metodama, kretanje uzorka omogućava proširenje područja njegovog proučavanja. U rendgenskoj komori, gde se kaseta kreće sinhrono sa uzorkom, mehanizam za njeno kretanje je povezan sa mehanizmom za pomeranje uzorka.

Rendgenska kamera omogućava dobijanje strukture supstance kako u normalnim uslovima tako i pri visokim i niskim temperaturama, u dubokom vakuumu, atmosferi posebnog sastava, pod mehaničkim deformacijama i naprezanjima itd. Držač uzorka može imati uređaje za stvaranje potrebnih temperatura, vakuuma, pritiska, merne instrumente i zaštitu komponenti komore od neželjenih uticaja.

Rendgenske kamere za proučavanje polikristala i monokristala značajno se razlikuju. Za proučavanje polikristala možete koristiti paralelni primarni snop (Debye rendgenske kamere: slika 3.4.2, a) i divergentni (fokusirajuće rendgenske kamere: slike 3.4.2, b i c). Fokusirajuće rendgenske kamere imaju veliku brzinu mjerenja, ali rendgenske slike dobivene njima snimaju samo ograničen raspon uglova difrakcije. U ovim rendgenskim kamerama kao izvor primarnog zračenja može poslužiti izvor radioaktivnog izotopa.

Sl.3.4.2. Osnovni dijagrami rendgenskih kamera za proučavanje polikristala: a – Debajeva komora; b – fokusna komora sa zakrivljenim monohromatorskim kristalom za proučavanje uzoraka „kroz transmisiju“ (područje malih uglova difrakcije); c – kamera za fokusiranje za obrnutu fotografiju (veliki uglovi difrakcije) na ravnu kasetu. Strelice pokazuju smjer direktnih i difrakcijskih zraka. O – uzorak; F – fokus rendgenske cijevi; M – kristal monohromatora; K – kaseta sa fotografskim filmom F; L – zamka koja presreće neiskorišćeni snop rendgenskih zraka; FO – krug fokusiranja (krug duž kojeg se nalaze difrakcijski maksimumi); CL – kolimator; MC – mehanizam za centriranje uzorka

Rendgenske kamere za proučavanje mikrokristala su strukturno različite u zavisnosti od njihove namjene. Postoje kamere za orijentaciju kristala, odnosno određivanje pravca njegovih kristalografskih osa (slika 3.4.3, a). Rotaciono-oscilujuća rendgenska kamera za merenje parametara kristalne rešetke (merenjem ugla difrakcije pojedinačnih refleksija ili položaja glavnih linija) i za određivanje tipa jedinične ćelije (Sl. 3.4.3, b).

Sl.3.4.3. Osnovne šeme rendgenskih kamera za proučavanje monokristala: a – komora za proučavanje stacionarnih monokristala metodom Laue; b – rotirajuća komora.

Fotografski film pokazuje difrakcijske maksimume koji se nalaze duž linija sloja; kada se rotacija zamjenjuje vibracijom uzorka, broj refleksija na linijama sloja je ograničen rasponom vibracija. Rotacija uzorka se vrši pomoću zupčanika 1 i 2, njegove vibracije kroz kaloid 3 i polugu 4; c – Rendgen kamera za određivanje veličine i oblika jedinične ćelije. O – uzorak, GG – goniometrijska glava, γ – oreol i osa rotacije goniometrijske glave; GL – kolimator; K – kaseta sa fotografskim filmom F; CE – kaseta za snimanje epigrama (reverzno snimanje); MD – mehanizam rotacije ili vibracije uzorka; φ – oreol i osa vibracije uzorka; δ – vodilica luka za naginjanje ose goniometrijske glave

Rendgenska kamera za odvojenu registraciju difrakcijskih maksimuma (skeniranje linija slojeva) naziva se rendgenski goniometri sa foto registracijom; topografska rendgenska kamera za proučavanje poremećaja rešetke u gotovo savršenim kristalima. Monokristalne rendgenske kamere su često opremljene sistemom goniometara refleksije za mjerenje i početno postavljanje rezanih kristala.

Za proučavanje amorfnih i staklastih tijela, kao i rješenja, koriste se rendgenske kamere koje snimaju raspršenje pod malim uglovima difrakcije (reda nekoliko lučnih sekundi) u blizini primarnog snopa; Kolimatori ovakvih kamera moraju osigurati nedivergenciju primarnog snopa kako bi se zračenje raspršeno od strane objekta koji se proučava pod malim uglovima moglo izolovati. Da bi to učinili, koriste konvergenciju snopa, proširene idealne kristalografske ravni, stvaraju vakuum itd. Rendgenske kamere za proučavanje objekata mikronske veličine koriste se sa rendgenskim cijevima visokog fokusa; u ovom slučaju, udaljenost uzorak-film može biti značajno smanjena (mikrokamere).

Rendgen kamera se često naziva imenom autora metode radiografije koja se koristi u ovom uređaju.

Rentgenska cijev, električni vakuum uređaj koji služi kao izvor rendgenskog zračenja. Takvo zračenje nastaje kada se elektroni koje emituje katoda usporavaju i udare u anodu (anti-katoda); u ovom slučaju, energija elektrona ubrzana jakim električnim poljem u prostoru između anode i katode se djelimično pretvara u energiju X zraka. Zračenje rendgenske cijevi je superpozicija kočnog rendgenskog zračenja na karakteristično zračenje anodne tvari. Rentgenske cijevi razlikuju se: po načinu dobivanja protoka elektrona - sa termoionskom (zagrijanom) katodom, emisionom (vrhom) katodom, katodom bombardiranom pozitivnim jonima i sa radioaktivnim (β) izvorom elektrona; po načinu evakuacije - zapečaćeni, rastavljači, po vremenu zračenja - kontinuirani, impulsni; po tipu anodnog hlađenja - vodenim, uljnim, vazdušnim, radijacionim hlađenjem; po veličini fokusa (oblast zračenja na anodi) - makrofokalna, oštar fokus; prema obliku - prstenasti, okrugli, linijski oblik; prema metodi fokusiranja elektrona na anodu - sa elektrostatičkim, magnetskim, elektromagnetnim fokusiranjem.

Rendgenska cijev se koristi u rendgenskoj strukturnoj analizi, spektralnoj analizi, rendgenskoj spektroskopiji, rendgenskoj dijagnostici, rendgenskoj terapiji, rendgenskoj mikroskopiji i mikroradiografiji.

Najširu upotrebu u svim oblastima imaju zatvorene rendgenske cijevi sa termoionskom katodom, vodom hlađenom anodom i elektrostatičkim sistemom fokusiranja elektrona (slika 3.4.4).

Termionička katoda rendgenske cijevi je spiralna ili ravna niti od volframove žice koja se zagrijava električnom strujom. Radna površina anode - površina metalnog ogledala - nalazi se okomito ili pod određenim kutom u odnosu na tok elektrona. Za dobijanje kontinuiranog spektra visokoenergetskog i rendgenskog zračenja visokog intenziteta koriste se anode od Au i W; u strukturnoj analizi koriste se rendgenske cijevi sa anodama od Ti, Cr, Fe, Co, Cu, Mo, Ag. Glavne karakteristike rendgenske cijevi su maksimalni dozvoljeni napon ubrzanja (1-500 kV), struja elektrona (0,01 mA - 1 A), specifična snaga raspršena anodom (10 - 104 W/mm2), ukupna potrošnja energije (0,002 W - 60 kW).

Sl.3.4.4. Dijagram rendgenske cijevi za strukturnu analizu: 1 - metalna anodna čašica (obično uzemljena); 2 – berilijumski prozori za rendgensku emisiju; 3 – termoelektrična katoda; 4 – staklena boca koja izoluje anodni deo cevi od katode; 5 – katodni terminali na koje se dovodi napon žarne niti, kao i visoki (u odnosu na anodu) napon; 6 – elektrostatički sistem fokusiranja elektrona; 7 – ulaz (antikatoda); 8 – cijevi za ulaz i izlaz tekuće vode koja hladi ulazno staklo