Az összetett anyagok összetételének és szerkezetének tanulmányozása jellegzetes röntgenspektrumokból közvetlenül következik Moseley törvényéből, amely kimondja, hogy az emissziós spektrumok vonalaira vagy a fő abszorpcióra vonatkozó kifejezések számértékeinek négyzetgyöke. Az él az elem rendszámának vagy az atommag töltésének lineáris függvénye. A term egy numerikus paraméter, amely az abszorpciós spektrumok frekvenciáját jellemzi. A jellegzetes röntgenspektrum vonalai kevések. Az egyes elemek száma meglehetősen specifikus és egyedi.

A röntgenspektrum elemzésének előnye [módszer Röntgen-spektrometria az, hogy a legtöbb spektrumvonal relatív intenzitása állandó, és a fő sugárzási paraméterek nem függenek azon vegyületek és keverékek kémiai összetételétől, amelyekben az elem szerepel. Ugyanakkor a spektrum vonalainak száma függhet az adott elem koncentrációjától: az elem nagyon alacsony koncentrációja esetén csak két-három egyértelműen kifejezett vonal jelenik meg a vegyület spektrumában. A vegyületek spektrum segítségével történő elemzéséhez meg kell határozni a fővonalak hullámhosszát (kvalitatív analízis) és relatív intenzitását (kvantitatív elemzés). A röntgensugarak hullámhosszai azonos nagyságrendűek a vizsgált anyagok kristályrácsában lévő atomközi távolságokkal. Ezért a visszavert sugárzás spektrumának rögzítésével képet kaphatunk a vizsgált vegyület összetételéről.

A módszernek ismertek olyan változatai, amelyek másodlagos hatásokat alkalmaznak, amelyek a röntgensugárzás és a biominta anyagának kölcsönhatásának folyamatát kísérik. A módszerek ebbe a csoportjába elsősorban Röntgen emissziós spektrometria , amelyen az elektronok által gerjesztett röntgenspektrumot rögzítik, és Röntgen-abszorpciós spektrometria , a sugárzás anyaggal való kölcsönhatásának mechanizmusa szerint, hasonlóan az abszorpciós spektrofotometriás módszerhez.

A módszerek érzékenysége nagymértékben változik (10 -4-től 5,10-10%-ig) a karakterisztikus sugárzás kimenetétől, a vonalkontraszttól, a gerjesztési módszertől, a sugárzás regisztrálásának és spektrumra bontásának módszereitől függően. A kvantitatív adatok elemzése emissziós spektrumok (primer és szekunder) és abszorpciós spektrumok felhasználásával végezhető el. A sugárzás és az anyagatomok kölcsönhatásának szigorú figyelembevételének lehetetlensége, valamint az összes mérési körülmény befolyása arra kényszeríti az embert, hogy a sugárzás relatív intenzitásának mérésére korlátozódjon, és belső vagy külső szabványos módszereket alkalmazzon.

A molekulák szerkezetének és tulajdonságainak, a molekulák asszociációs folyamatainak és oldatokban való kölcsönhatásának tanulmányozásakor széles körben alkalmazzák. Röntgen-fluoreszcencia spektrometria , amelyről fentebb már volt szó.

A röntgensugarak hullámhossza megegyezik a vizsgált anyagok kristályrácsában lévő atomközi távolságokkal. Ezért, amikor a röntgensugárzás kölcsönhatásba lép egy mintával, jellegzetes diffrakciós mintázat jelenik meg, amely tükrözi a kristályrácsok vagy a diszpergált rendszerek szerkezeti jellemzőit, azaz jellemzi a vizsgált vegyület összetételét. A vegyületek és egyes komponenseik szerkezetének tanulmányozása a kristályrácsokon történő röntgenszórás diffrakciós mintázatán és a szerkezeti inhomogenitásokon alapul. Röntgen-diffrakciós elemzés. A spektrumot fotófilmmel (kvalitatív elemzés), vagy ionizációs, szcintillációs vagy félvezető detektorral rögzíthetjük. Ez a módszer lehetővé teszi a kristályok szimmetriájának, az egységcellák méretének, alakjának és típusainak meghatározását, valamint heterogén oldatok kvantitatív vizsgálatát.

RÖNTG-SPEKTROSZKÓPIA

a spektroszkópia egy része, amely a röntgensugárzás, azaz az elektromágneses emissziós (emissziós) és abszorpciós (abszorpciós) spektrumát vizsgálja. sugárzás a 10 -2 -10 2 nm hullámhossz tartományban. R.s. vegyszerek természetének tanulmányozására használták. kapcsolatokat és mennyiségeket. anyagok elemzése (röntgen spektrális elemzés). R. s segítségével. az összes elemet (a Li-től kezdve) tanulmányozhatja a vegyületekben, amelyek bármilyen aggregált állapotban találhatók.

A röntgenspektrumok belső elektronátmenetek következményei. atomok héjai. Vannak fékek és karakterisztikák. Röntgensugárzás. Az első akkor fordul elő, amikor a töltött részecskék (elektronok) bombázzák a célpontot a röntgencsövekben lelassulnak és folyamatos spektrummal rendelkeznek. Jellegzetes sugárzást bocsátanak ki a célatomok, amikor elektronokkal (elsődleges sugárzás) vagy röntgenfotonokkal (másodlagos vagy fluoreszcens sugárzás) ütköznek. Ezen összecsapások eredményeként az egyik belső. ( K-, L- vagy M-) az atom héjai, egy elektron kirepül és egy üresedés keletkezik, amit egy másik (belső vagy külső) héjból származó elektron tölt ki. Ebben az esetben az atom röntgenkvantumot bocsát ki.

R. s. ábrán láthatók az átmenet megjelölések. 1. Minden n= 1, 2, 3, 4... főkvantumszámú energiaszint ennek megfelelően van megjelölve. K, L, M, N...; Az azonos h-val rendelkező energia-alszintekhez szekvenciális numerikus indexeket rendelünk például az energia növekedésének sorrendjében. M 1, M 2, M 3, M 4, M 5 (1. ábra). Minden átmenet ide K-, L- vagy az M-szinteket átmeneteknek nevezzük K-, L- vagy M-sorozat ( K-, L- vagy M-átmenetek), és görög betűkkel (a, b, g...) jelöljük őket numerikus indexekkel. Általánosan elfogadott étrend. Az átmenetek elnevezésére nincsenek szabályok. Naib. intenzív átmenetek következnek be a feltételeket kielégítő szintek között: Dl = 1, Dj = 0 vagy 1 (j = lb 1 / 2), Dn ,0. Jellegzetes a röntgenspektrum vonaljellegű; minden sor egy adott átmenetnek felel meg.

Rizs. 1. A legfontosabb röntgenátmenetek.

Mivel az elektronbombázás az anyag bomlását okozza, a kémia elemzése és tanulmányozása során. kapcsolatokban másodlagos sugárzást alkalmaznak, mint például a röntgen-fluoreszcencia analízisben (lásd alább) és Röntgen fotoelektron spektroszkópia. Csak röntgen-mikroanalízisben (lásd. Elektronszonda módszerek) elsődleges röntgenspektrumot használnak, mivel az elektronsugár könnyen fókuszálható.

A röntgenspektrumok gyűjtésére szolgáló készülék diagramja a 2. ábrán látható. 2. Az elsődleges röntgensugárzás forrása egy röntgencső. A röntgensugárzás hullámhossz szerinti spektrumra bontásához kristályanalizátort vagy diffrakciót használnak. rostély. Az eredményül kapott röntgenspektrumot röntgenfényképészeti filmre rögzítik ionizáció segítségével. kamerák, speciális számlálók, félvezető detektor stb.

A röntgen-abszorpciós spektrumok az elektron befelé való átmenetéhez kapcsolódnak. héjak gerjesztett héjakká (vagy zónákká). Ezen spektrumok eléréséhez vékony réteg elnyelő anyagot helyeznek a röntgencső és az analizátorkristály közé (2. ábra), vagy az analizátorkristály és a rögzítőeszköz közé. Az abszorpciós spektrum éles, alacsony frekvenciájú határral rendelkezik, amelynél az abszorpció ugrásszerű. A spektrum ezen ugrás előtti részét, amikor az átmenet az abszorpciós küszöb előtti tartományban (vagyis kötött állapotokba) történik, nevezzük. az abszorpciós spektrum rövid hatótávolságú szerkezete, és természeténél fogva kvázi vonalszerű, jól meghatározott maximumokkal és minimumokkal. Az ilyen spektrumok információkat tartalmaznak a vegyi anyagok üres gerjesztett állapotairól. kapcsolatok (vagy vezetési sávok a félvezetőkben).

Rizs. 2. Röntgen-spektrométer diagramja: 1 röntgencső; 1a-elektronforrás (termikus emissziós katód); 1 b- célpont (anód); 2-tanulmányozott tétel; 3 - kristály analizátor; 4-felvevő készülék; hv 1 - elsődleges röntgensugárzás; hv 2 - másodlagos röntgensugárzás; hv 3 - regisztrált sugárzás.

A spektrumnak az abszorpciós küszöbön túli részét, amikor az átmenet folyamatos energiaértékek állapotában történik, ún. az abszorpciós spektrum hosszú távú finom szerkezete (EXAFS-extended absorption fine structure). Ebben a régióban a vizsgált atomból eltávolított elektronok kölcsönhatása a szomszédos atomokkal az együttható kis ingadozásaihoz vezet. abszorpció, illetve minimumok és maximumok jelennek meg a röntgenspektrumban, a köztük lévő távolságok geo. az elnyelő anyag szerkezete, elsősorban atomközi távolságokkal. Az EXAFS módszert széles körben használják az amorf testek szerkezetének tanulmányozására, ahol a hagyományos diffrakciós módszerek. módszerek nem alkalmazhatók.

A röntgen átmenetek energiája a belső az atom elektronszintjei a kapcsolatban. függ a vizsgált atom effektív töltésétől q. Adott elem atomjainak abszorpciós vonalának DE eltolása a kapcsolatban. ezen atomok abszorpciós vonalához képest szabadban. állapot az értékhez kapcsolódik q. A függőség általános esetben nemlineáris. Az elméleti alapon DE függőségei q-tól a dekomp. ionok és kísérletek. értékek DEv conn. meg lehet határozni q. Ugyanazon elem q értékei különböző vegyi anyagokban. konn. függnek az elem oxidációs állapotától és a szomszédos atomok természetétől. Például az S(VI) töltése +2,49 fluorszulfonátokban, +2,34 szulfátokban, +2,11 szulfonsavakban; S(IV): 1,9 szulfitokban, 1,92 szulfonokban; S(II): Ch1-től Ch0,6-ig szulfidokban és Ch0,03-tól O-ig poliszulfidokban K 2 S x(x= 3-6). A Ka egyenes DE eltolódásainak mérése A 3. periódus elemei lehetővé teszik az utóbbi oxidációs fokának meghatározását a vegyi anyagban. konn., és egyes esetekben azok koordinációja. szám. Például az oktaéderből való átmenet. tetra-edrichnek. 0 atom elrendezése a kapcsolatban. Mg és A1 a DE-érték észrevehető csökkenéséhez vezet.

A röntgenemissziós spektrumok megszerzéséhez az anyagot primer röntgenkvantumokkal sugározzák be hv 1 üresedést teremteni a belső héj, ez az üresedés egy elektron másik belső vagy külső héjról való átmenetének eredményeként töltődik be, amihez egy másodlagos röntgenkvantum kibocsátása társul. hv 2. ábra, amelyet az analizátorkristályról való visszaverődés vagy diffrakció után rögzítenek. rácsok (2. ábra).

Elektronok átmenetei vegyértékhéjakból (vagy sávokból) a belső ürességekbe. a héj megfelel az ún. az emissziós spektrum utolsó sorai. Ezek a vonalak tükrözik a vegyértékhéjak vagy sávok szerkezetét. A kiválasztási szabályok szerint a Ki L 1 kagylókra való áttérés vegyértékhéjakból lehetséges, amelyek kialakításában p-állapotok vesznek részt, átmenet L 2 és L 3 -c héjra valenciahéjak (vagy sávok), amelyek kialakításában részt vesznek s-és a vizsgált atom d-állapota. Ezért Ka-kapcsolatban a 2. periódus elemeinek sora. képet ad a vizsgált elem 2p pályái elektronjainak energiaeloszlásáról, Kb 2 - a 3. periódus elemeinek sora - a 3p pályák elektronjainak eloszlásáról stb. Kb 5 vonal koordinációs vegyületekben. A 4. periódus elemei a vizsgált atommal koordinált ligandumok elektronszerkezetéről hordoznak információkat.

Különféle átmenetek tanulmányozása. sorozat a vizsgált vegyületet alkotó összes atomban, lehetővé teszi számunkra, hogy részletesen meghatározzuk a vegyértékszintek (vagy sávok) szerkezetét. Különösen értékes információkhoz jutunk, ha figyelembe vesszük a vonalintenzitás szögfüggését az egykristályok emissziós spektrumában, mivel a polarizált röntgensugárzás alkalmazása ebben az esetben nagymértékben megkönnyíti a spektrumok értelmezését. A röntgenemissziós spektrum vonalainak intenzitása arányos azon szintek populációival, amelyekről az átmenet megtörténik, és ezért az együttható négyzeteivel. atompályák lineáris kombinációja (lásd Molekuláris orbitális módszerek). Ezen együtthatók meghatározásának módszerei ezen alapulnak.

A röntgen-fluoreszcencia analízis (XRF) a röntgenemissziós spektrum vonalintenzitásának a megfelelő elem koncentrációjától való függésén alapul, amelyet széles körben használnak mennyiségekre. elemzés diff. anyagok, különösen a vas- és színesfémkohászatban, a cementiparban és a geológiában. Ebben az esetben másodlagos sugárzást alkalmaznak, mivel a spektrumok gerjesztésének elsődleges módszere az anyag lebomlásával együtt az eredmények rossz reprodukálhatóságához vezet. Az XRF-t gyorsaság és nagyfokú automatizálás jellemzi. A kimutatási határok az elemtől, mátrixösszetételtől és spektrométertől függően 10 -3 -10 -1%-on belül vannak. Minden elem meghatározható, kezdve a szilárd vagy folyékony fázisban lévő magnéziummal.

Fluoreszcencia intenzitás én A vizsgált i elem nem csak a koncentrációjától függ a mintában, hanem más elemek koncentrációján is , mivel hozzájárulnak az i elem fluoreszcenciájának elnyeléséhez és gerjesztéséhez (mátrixhatás). Ráadásul a mért értékhez én lényeket renderel. a minta felületének, fáziseloszlásának, szemcseméretének stb. hatása. Ezen hatások figyelembevételére számos technikát alkalmaznak. Ezek közül a legfontosabbak empirikusak. külső és belső módszerek szabvány, a szórt primer sugárzás háttér alkalmazása és a hígítási módszer.

Az ext. standard ismeretlen elemkoncentráció i-vel intenzitás összehasonlításával határozzuk meg én a standard minták I st hasonló értékeivel, amelyeknél ismertek a meghatározandó elem koncentrációértékei Cst. Ahol: i-vel= C st én/I st. A módszer lehetővé teszi a berendezéssel kapcsolatos korrekciók figyelembevételét, azonban a mátrix hatásának pontos figyelembevételéhez a standard mintának összetételében közel kell lennie a vizsgált mintához.

A belső módszerben szabvány szerint bizonyos mennyiségű D-t adunk az elemzett mintához i-vel elem meghatározása folyamatban van, ami a D intenzitás növekedéséhez vezet én. Ebben az esetben: i-vel = én D i-vel/D én. A módszer különösen hatékony összetett összetételű anyagok elemzésénél, de különleges követelményeket támaszt a minták adalékanyagos előkészítésére.

A szórt primer sugárzás alkalmazása azon alapul, hogy ebben az esetben a fluoreszcencia intenzitás aránya én a meghatározandó elem I f háttérintenzitása főként függ. tól től és kevéssé függ más elemek koncentrációjától j-vel.

A hígítási módszerben nagy mennyiségű gyenge vagy kis mennyiségű erős abszorbenst adnak a vizsgált mintához. Ezeknek az adalékoknak csökkenteniük kell a mátrix hatását. A hígítási módszer hatékony vizes oldatok és komplex összetételű minták elemzésében, ha a módszer belső. szabvány nem alkalmazható.

Vannak modellek is a mért intenzitás beállítására én intenzitások alapján j vagy koncentrációk egyéb elemek. Például az érték formában mutatjuk be:

Értékek a, bés d értéket a legkisebb négyzetek módszerével találjuk meg a mért értékek alapján énÉs j több standard mintában a meghatározandó elem ismert koncentrációival . Az ilyen típusú modelleket széles körben használják a számítógéppel felszerelt XRF-telepítések soros elemzésére.

Megvilágított.: Barinsky R.L., Nefedov V.I., Röntgen-spektrális meghatározása egy atom töltésének molekulákban, M., 1966; Nemoshkalenko V.V., Aleshin V.G., A röntgenemissziós spektroszkópia elméleti alapjai, K., 1979; Molekulák röntgenspektrumai, Novoszibirszk, 1977; Röntgen-fluoreszcencia analízis, szerkesztette X. Erhardt, ford. németből, M., 1985; Nefedov V.I., Vovna V.I., A kémiai vegyületek elektronikus szerkezete, M., 1987.

V. I. Nefedov.

Kémiai enciklopédia. - M.: Szovjet enciklopédia. Szerk. I. L. Knunyants. 1988 .

• RÉNIUM-OXIDOK
• RÖNTG SZERKEZETI ELEMZÉS

Nézze meg, mi a "X-RAY SPECTROSCOPY" más szótárakban:

RÖNTG-SPEKTROSZKÓPIA- röntgen emissziós és abszorpciós spektrumok beszerzése és felhasználása az elektronenergia kutatásban. atomok, molekulák és szilárd anyagok szerkezete. tel. R. s. ide tartozik még a röntgen fotoelektron spektroszkópia, a függőség vizsgálata... ... Fizikai enciklopédia

RÖNTG-SPEKTROSZKÓPIA- az atomszerkezet vizsgálati módszerei röntgenspektrum segítségével. A röntgenspektrumok kinyeréséhez a vizsgált anyagot röntgencsőben elektronokkal bombázzák, vagy besugárzással gerjesztik a vizsgált anyag fluoreszcenciáját... ... Nagy enciklopédikus szótár

Röntgen-spektroszkópia- X-ray spectroscopy kifejezés Az angol kifejezés X ray spectroscopy Szinonimák Rövidítések Kapcsolódó kifejezések X-ray fotoelektron spektroszkópia Definíció: egy anyag összetételének tanulmányozására szolgáló technika abszorpciós (abszorpciós) spektrumból vagy... ... Nanotechnológiai enciklopédikus szótár

Röntgen-spektroszkópia- az emissziós és abszorpciós röntgenspektrumok (lásd röntgenspektrumok) beszerzése és alkalmazása az atomok, molekulák és szilárd testek elektronenergia-szerkezetének vizsgálatára. R. s. röntgenelektronokat is tartalmaznak... Nagy szovjet enciklopédia

Röntgen-spektroszkópia- az atomszerkezet vizsgálati módszerei röntgenspektrum segítségével. Röntgen-spektrumok megszerzéséhez a vizsgált anyagot egy röntgencsőben elektronokkal bombázzák, vagy a vizsgált anyag fluoreszcenciáját gerjesztik... ... enciklopédikus szótár

Röntgen-spektroszkópia- rentgeno spektroszkópia statusas T terület Standartizálás ir metrológiai definiciós Medžiagos elektroninės sandaros tyrimas pagal sugárzás, sugerties, fotoelektronų rentgeno spektrus bei rentgeno spektro intensyvumo priklausomybę nuo… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Röntgen-spektroszkópia- rentgeno spektroskopija statusas T terület fizika atitikmenys: engl. röntgenspektroszkópia vok. Röntgenspektroskopie, f; Röntgenstrahlenspektroskopie, f rus. Röntgenspektroszkópia, f pranc. spektroszkópia à rayons X, f; spektroszkópia aux rayons… … Fizikos terminų žodynas

RÖNTG-SPEKTROSZKÓPIA- az atomszerkezet vizsgálati módszerei röntgenspektrum segítségével. A röntgenspektrumok kinyeréséhez a vizsgált anyagot röntgencsőben elektronokkal bombázzák, vagy röntgensugárzás hatására gerjesztik a vizsgált anyag fluoreszcenciáját... ... Természettudomány. enciklopédikus szótár

Röntgen spektroszkópia (XAS, EXAFS stb.)- Cikkek XAFSXANES spektroszkópia abszorpciós sáv széle röntgen spektroszkópia szinkrotron sugárzás (

Int. atomok héjai. Vannak fékek és karakterisztikák. Röntgensugárzás. Az első akkor fordul elő, amikor a töltött részecskék (elektronok) bombázzák a célpontot a röntgencsövekben lelassulnak és folyamatos spektrummal rendelkeznek. Jellegzetes sugárzást bocsátanak ki a célatomok, amikor elektronokkal (elsődleges sugárzás) vagy röntgenfotonokkal (másodlagos vagy fluoreszcens sugárzás) ütköznek. Ezen összecsapások eredményeként az egyik belső. Az atom (K-, L- vagy M-) héjaira egy elektron kirepül, és üresedés keletkezik, amelyet egy másik (belső vagy külső) héjból származó elektron tölt ki. Ebben az esetben az atom röntgenkvantumot bocsát ki.

A röntgenspektroszkópiában elfogadott átmeneti elnevezéseket a 2. ábra mutatja. 1. Minden n = 1, 2, 3, 4... főkvantumszámú energiaszint ennek megfelelően van megjelölve. K, L, M, N...; Az azonos h-val rendelkező energia-alszintekhez egymást követő numerikus indexeket rendelünk, például az energia növekedésének sorrendjében. M 1, M 2, M 3, M 4, M 5 (1. ábra). A K-, L- vagy M-szintre történő minden átmenetet a K-, L- vagy M-sorozat átmeneteinek nevezzük (K-, L- vagy M-átmenetek), és görög betűkkel (a, b, g) jelöljük. ...) numerikus indexekkel. Általánosan elfogadott étrend. Az átmenetek elnevezésére nincsenek szabályok. Naib. intenzív átmenetek mennek végbe a feltételeket kielégítő szintek között: D l = 1, D j = 0 vagy 1 (j = lb 1 / 2), D n. 0. Jellemző a röntgenspektrum vonaljellegű; minden sor egy adott átmenetnek felel meg.

Rizs. 1. A legfontosabb röntgenátmenetek.

Mivel az elektronbombázás az anyag bomlását okozza, a kémia elemzése és tanulmányozása során. Másodlagos sugárzást alkalmaznak például a röntgenfluoreszcencia analízisben (lásd alább) és a röntgenelektron-spektroszkópiában. Csak a röntgenmikroanalízisben (lásd Elektronszondás módszerek) alkalmaznak elsődleges röntgenspektrumokat, mert az elektronsugár könnyen fókuszálható.

A röntgenspektrumok gyűjtésére szolgáló készülék diagramja a 2. ábrán látható. 2. Az elsődleges röntgensugárzás forrása egy röntgencső. A röntgensugárzás hullámhossz szerinti spektrumra bontásához kristályanalizátort vagy diffrakciót használnak. rostély. Az eredményül kapott röntgenspektrumot röntgenfényképészeti filmre rögzítik ionizáció segítségével. kamerák, speciális számlálók, félvezető detektor stb.

A röntgen-abszorpciós spektrumok az elektron befelé való átmenetéhez kapcsolódnak. héjak gerjesztett héjakká (vagy zónákká). Ezen spektrumok eléréséhez vékony réteg elnyelő anyagot helyeznek a röntgencső és az analizátorkristály közé (2. ábra), vagy az analizátorkristály és a rögzítőeszköz közé. Az abszorpciós spektrum éles, alacsony frekvenciájú határral rendelkezik, amelynél az abszorpció ugrásszerű. A spektrum ezen ugrás előtti részét, amikor az átmenet az abszorpciós küszöb előtti tartományban (vagyis kötött állapotokba) történik, nevezzük. Az abszorpciós spektrum rövid hatótávolságú szerkezete, és kvázi vonal karaktere van jól meghatározott maximumokkal és minimumokkal. Az ilyen spektrumok információt tartalmaznak a vegyi anyagok üres gerjesztett állapotairól. kapcsolatok (vagy vezetési sávok a félvezetőkben).

Rizs. 2. Röntgen-spektrométer diagramja: 1 röntgencső; 1a-elektronforrás (termikus emissziós katód); 1b-célpont (anód); 2-tanulmányozott tétel; 3 - kristály analizátor; 4-felvevő készülék; hv 1 - elsődleges röntgensugárzás; hv 2 - másodlagos röntgensugárzás; hv 3 - regisztrált sugárzás.

A spektrumnak az abszorpciós küszöbön túli részét, amikor az átmenet folyamatos energiaértékek állapotában történik, ún. az abszorpciós spektrum hosszú távú finom szerkezete (EXAFS-extended absorption fine structure). Ebben a régióban a vizsgált atomból eltávolított elektronok kölcsönhatása a szomszédos atomokkal az együttható kis ingadozásaihoz vezet. abszorpció, illetve minimumok és maximumok jelennek meg a röntgenspektrumban, a köztük lévő távolságok geo. az elnyelő anyag szerkezete, elsősorban atomközi távolságokkal. Az EXAFS módszert széles körben használják az amorf testek szerkezetének tanulmányozására, ahol a hagyományos diffrakciós módszerek. módszerek nem alkalmazhatók.

A röntgen átmenetek energiája a belső az atom elektronszintjei a kapcsolatban. függ a vizsgált atom effektív q töltésétől. Adott elem atomjainak abszorpciós vonalának D E eltolása a kapcsolatban. ezen atomok abszorpciós vonalához képest szabadban. állapot a q mennyiséghez kapcsolódik. A függőség általános esetben nemlineáris. Az elméleti alapon D E függései q-tól a dekomp. ionok és kísérletek. értékek D E konn. q meghatározható. Ugyanazon elem q értékei különböző vegyi anyagokban. konn. függnek az elem oxidációs állapotától és a szomszédos atomok természetétől. Például az S(VI) töltése +2,49 fluorszulfonátokban, +2,34 szulfátokban, +2,11 szulfonsavakban; S(IV): 1,9 szulfitokban, 1,92 szulfonokban; S(II): -1-től -0,6-ig szulfidokban és -0,03-tól O-ig poliszulfidokban K2Sx (x = 3-6). A 3. periódus elemeinek Ka vonalának D E eltolódásainak mérése lehetővé teszi az utóbbiak oxidációs fokának meghatározását a vegyszerben. konn., és egyes esetekben azok koordinálása. szám. Például az oktaéderből való átmenet. tetra-edrichnek. 0 atom elrendezése a kapcsolatban. A Mg és az A1 a D E értékének észrevehető csökkenéséhez vezet.

A röntgenemissziós spektrumok megszerzéséhez az anyagot hv 1 primer röntgenkvantumokkal besugározzák, hogy a belsejében üresedés keletkezzen. shell, ez az üresedésegy másik belső vagy külső héjról egy elektron átmenet eredményeként töltődik fel, amihez egy hv 2 másodlagos röntgenkvantum emissziója társul, amelyet analizátorkristályról vagy diffrakciós kristályról való visszaverődés után rögzítenek. rácsok (2. ábra).

Elektronok átmenetei vegyértékhéjakból (vagy sávokból) a belső ürességekbe. a héj megfelel az ún. az emissziós spektrum utolsó sorai. Ezek a vonalak tükrözik a vegyértékhéjak vagy sávok szerkezetét. A szelekciós szabályok szerint a vegyértékhéjakból lehetséges az átmenet a K és L 1 héjakra, amelyek kialakításában p-állapotok vesznek részt, az átmenet a vegyértékhéjak L 2 és L 3 -c héjaira (ill. sávok), amelyek kialakításában s részt vesznek - és a vizsgált atom d-állapotai. Ezért a Ka a 2. periódus elemeinek sora a kapcsolatban. képet ad a vizsgált elem 2p pályái elektronjainak energiaeloszlásáról, Kb 2 - a 3. periódus elemeinek sora - a 3p pályák elektronjainak eloszlásáról stb. Kb 5. sor a koordinációs kapcsolatokban. A 4. periódus elemei a vizsgált atommal koordinált ligandumok elektronszerkezetéről hordoznak információkat.

Különféle átmenetek tanulmányozása. sorozat a vizsgált vegyületet alkotó összes atomban, lehetővé teszi számunkra, hogy részletesen meghatározzuk a vegyértékszintek (vagy sávok) szerkezetét. Különösen értékes információkhoz jutunk, ha figyelembe vesszük az egykristályok emissziós spektrumában a vonal intenzitásának szögfüggését, mert A polarizált röntgensugárzás alkalmazása ebben az esetben nagyban megkönnyíti a spektrumok értelmezését. A röntgenemissziós spektrum vonalainak intenzitása arányos azon szintek populációival, amelyekről az átmenet megtörténik, és ezért az együttható négyzeteivel. atomipályák lineáris kombinációja (lásd Molekuláris pályamódszerek). Ezen együtthatók meghatározásának módszerei ezen alapulnak.

A röntgen-fluoreszcencia analízis (XRF) a röntgenemissziós spektrum vonalintenzitásának a megfelelő elem koncentrációjától való függésén alapul, amelyet széles körben használnak mennyiségekre. elemzés diff. anyagok, különösen a vas- és színesfémkohászatban, a cementiparban és a geológiában. Ebben az esetben másodlagos sugárzást alkalmaznak, mert A spektrumok gerjesztésének elsődleges módszere az anyag lebomlásával együtt az eredmények rossz reprodukálhatóságához vezet. Az XRF-t gyorsaság és nagyfokú automatizálás jellemzi. A kimutatási határok az elemtől, mátrixösszetételtől és spektrométertől függően 10 -3 -10 -1%-on belül vannak. Minden elem meghatározható, kezdve a szilárd vagy folyékony fázisban lévő magnéziummal.

A vizsgált i elem Ii fluoreszcenciájának intenzitása nemcsak a mintában lévő Ci koncentrációjától függ, hanem a többi Cj elem koncentrációjától is, mivel ezek egyaránt hozzájárulnak az i elem fluoreszcenciájának abszorpciójához és gerjesztéséhez (mátrixhatás). Ezenkívül a mért I i értéket a lények is befolyásolják. a minta felületének, fáziseloszlásának, szemcseméretének stb. Ezen hatások figyelembevételére számos technikát alkalmaznak. Ezek közül a legfontosabbak empirikusak. külső és belső módszerek szabvány, a szórt primer sugárzás háttér alkalmazása és a hígítási módszer.
A meghatározandó elem D С i értéke, ami a D I i intenzitás növekedéséhez vezet. Ebben az esetben: С i = I i D С i /D I i . A módszer különösen hatékony összetett összetételű anyagok elemzésénél, de különleges követelményeket támaszt az adalékanyaggal történő minták előkészítésére.

A szórt primer sugárzás alkalmazása azon alapul, hogy ebben az esetben a meghatározandó elem I i fluoreszcencia intenzitásának az I f háttérintenzitáshoz viszonyított aránya főként függ. C i -n és kevéssé függ más elemek C j koncentrációjától.

A hígítási módszerben nagy mennyiségű gyenge vagy kis mennyiségű erős abszorbenst adnak a vizsgált mintához. Ezeknek az adalékoknak csökkenteniük kell a mátrix hatását. A hígítási módszer hatékony vizes oldatok és komplex összetételű minták elemzésében, ha a módszer belső. szabvány nem alkalmazható.

Vannak modellek is a mért Ii intenzitás beállítására más elemek Ij intenzitása vagy Cj koncentrációja alapján. Például C i értéke a következőképpen jelenik meg:

Az a, b és d értékeit a legkisebb négyzetek módszerével határozzuk meg az I i és I j mért értékei alapján több standard mintában, ahol a Ci meghatározandó elem ismert koncentrációja. Az ilyen típusú modelleket széles körben használják a számítógéppel felszerelt XRF-telepítések soros elemzésére.

Lit.: Barinsky R.L., Nefedov V.I., X-ray spektrális meghatározása egy atom töltésének molekulákban, M., 1966; Nemoshkalenko V.V., Aleshin V.G., A röntgenemissziós spektroszkópia elméleti alapjai, K., 1979; Molekulák röntgenspektrumai, Novoszibirszk, 1977; Röntgen-fluoreszcencia analízis, szerkesztette X. Erhardt, ford. németből, M., 1985; Nefedov V.I., Vovna V.I., A kémiai vegyületek elektronikus szerkezete, M., 1987.

V. I. Nefedov.

5 A szabványos EXAFS technikák kisenergiájú spektrumokra való alkalmazásának fő nehézségei és azok leküzdésének módjai. μ(k)μ(k) k 1. A μ 0 (k) faktorizált atomrész megszerzésének problémája Az első elvek számítása, valamint a XANES spektrumok Fourier-analízise μ 0 (k) μ (k) = μ ismeretét igényli 0 (k) (1)

6 ( (2) Algoritmus a faktorizált atomi rész kinyerésére Az optimalizálási folyamat során a paramétereket úgy határozzuk meg, hogy az alábbi összefüggések teljesüljenek: 1) FT [µ kísérlet (k)] = FT [µ 0 (k)] a régióban kis R-ből

7 2. Az 1. koordinációs szféra atomjainak Fourier-csúcsának kiszélesítése Szerkezeti elemzés céljából: χ(k) = χ 1 (k) + χ MRO (k) + χ MS (k) (3) χ 1 ( k) – az elnyelő atom 1. koordinációs szférájának járulék atomjai; χ MRO (k) – a 2. és távolabbi szférák atomjainak egyszeri szórásának hozzájárulása (középtartományú vagy MRO hozzájárulása); χ MS (k) – többszörös szórási folyamatok (MS) hozzájárulása. A Fourier-analízishez egy kis k-intervallumban megállapították (Phys.Rev.B, 2002, v.65): 1) Az MRO hozzájárulás a fő hibaforrás az R és N meghatározásában – a Fourier kiterjesztésének eredménye. az 1. gömb csúcsa F(R)-ben; 2) MS hozzájárulás – nagyfrekvenciás oszcillációk, amelyek R~5-6 Å-nél jelennek meg F(R)-ben

8 Állítás: Az MRO és az MS hozzájárulásának az R és N szerkezeti paraméterek meghatározott értékeire gyakorolt ​​hatása elhanyagolhatóvá tehető, ha a spektrum első, legfényesebb széljegyei fölé k min-et választunk. Igaz, hogy a kísérleti spektrum F(R) Fourier-transzformációjának optimalizálása sikeresen végrehajtható egy olyan célfüggvény alapján, amely csak azon atomok hozzájárulását modellezi, amelyek koordinálják az elnyelési centrumot. Ebben az esetben a kísérlet F(R) értékét reprodukálni kell: 1) széles R - tartományban (akár ~ 8-10 Ǻ), vagy 2) rövid R - intervallumban (3-4 Ǻ), miközben biztosítja a meghatározott szerkezeti paraméterek nagy pontosságát az alkalmazott modellvegyületeknél.

10 Modellvegyületek Diffrakciós adatok K-XANES spektrumok (optimálás fix N-vel) NR, ÅS02S02 Fe(II)-szulfát oldat Fe(III)-szulfát oldat Na-Mordenit (Na 8 nH 2 O) Berlinit (AlPO 4) Beta-zeolit (Si 64 O 128) XAS Fourier transzformációs analízissel kapott szerkezeti paraméterek a diffrakciós adatokkal összehasonlítva

11 Kísérleti (folytonos vonal) és elméleti (szaggatott vonal) A szilícium K abszorpciós spektruma egyes zeolitokban Béta-zeolit ​​(Si/Al=100) P Mordenit (Si/Al=15) Cmcm Fagesite (Si/Al=15) Fd- 3 m FEFF8 számítás FEFF8 számítás σ helyettesítésével (k)

12 A röntgenabszorpciós keresztmetszet faktorizált atomi részének a kísérleti spektrum küszöbközeli tartományából való megszerzésének technikája lehetővé teszi: – az MT közelítési hibák és a rugalmatlan belső fotoionizációs veszteségek hatásának csökkentését a számított spektrumban; – meghatározza az elnyelő atom koordinációs környezetének szerkezeti paramétereit rövid energiájú spektrumok Fourier-analízisével.

13 Szerkezeti paraméterek meghatározásának pontossága Az S 0 2 N, R és σ 2 szerkezeti paraméterek meghatározott értékeinek stabilitását a felhasznált nem szerkezeti paraméterek rögzített értékeinek esetleges pontatlanságaihoz képest a paraméterek változtatásával ellenőriztük. utóbbi a számukra fizikailag elfogadható határokon belül, modellmintákban: Berlinit (AlPO 4) , Pirofillit (Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2, Na-Mordenite Na 8 nH 2 O, Diopsid (CaMgSi 2 O 6), Spinel ( MgAl 2 O 4), Pyrope (Mg 3 AlSi 3 O 12), CaTiSiO 5, Na 2 TiSiO5 – kristályos, Fe(II)- és Fe(III)-szulfát oldatok Következtetés: ha k min az első, a legtöbb feltűnő, éljellemzők, A K-XANES spektrum Fourier-analízise rendezetlen és amorf vegyületekben lehetővé teszi az R interatomikus távolságok meghatározását az 1. gömbre ± 0,01 Ǻ pontossággal (

14 CN = 4 CN = 6 CN = Korlátozott számú optimalizálási paraméter. Egy rövid k-intervallum (k) korlátozza a független optimalizálási paraméterek számát (4-5 paraméter) az alábbiak szerint: N idp = 2 *k * R / π + 1 (4) Egy atom komplex koordinációs környezetének kvantitatív elemzése egy vegyületben a közvetlen környezet különféle, legvalószínűbb modelljei segítségével hajtják végre. A modell kiválasztása a négyzetgyökér eltérés χ ν 2 és a Debye-Waller paraméter σ 2 értékei alapján történik.

15 4. A közeli atomközi távolságok feloldásának problémája korlátozott kiterjedésű spektrumok Fourier-analízisével EXAFS: Δk ~ 10 Å -1 δR ~ 0,15 Å XANES: Δk ~ 3 Å -1 δR ~ 0,4 Å A távolságok R jelelmélet szerint 1 és R 2 : ΔR = |R 2 – R 1 |

18 A vizsgált jel formájához hasonló, a célfüggvény alakját használó optimalizálási eljárás lehetővé teszi a lokális atomi szerkezet torzulásainak olyan modelljének azonosítását, amelyben a koordináló atomok abszorbeáló központhoz viszonyított sugárirányú eloszlását jellemezzük: az atomközi távolságok δR különbsége egy nagyságrenddel kisebb, amelyet a δR = π/(2Δk) általános felbontási kritérium állapít meg, ahol Δk a kísérleti spektrum hullámszámainak intervalluma.

20 Model R 1, ÅR 2, Å R 3, Å 2, Å Optimalizálás minősége a modell használatával Az In atomok oktaéderének szerkezeti paraméterei és az optimalizálás minősége egy InAs kristály As K-XAS spektrumához 11 GPa-n, a legvalószínűbb radiális eloszlási modellek alapján kapott hat In atom

21 Egy indium-arzenid kristályban 11 GPa nyomás alatt egy NaCl típusú rácsban a lokális atomszerkezet torzulása következik be, amelyben az As atomot hat In atom koordinálja, az As-hoz képest sugárirányban elosztva a ( 1+4+1) modell, atomközi távolságokkal R As-In = 1,55 Å (egy atom), R As-In = 1,74 Å (négy atom), R As-In = 2,20 Å (egy atom).

22 Főbb publikációk 1. L.A. Bugaev, Jeroen A. van Bokhoven, V.V. Khrapko, L.A. Avakyan, J.V. Latokha J. Phys. Chem. B., 2009, v.113, p L.A. Bugaev, L.A. Avakyan, M.S. Makhova, E.V. Dmitrijenko, I.B. Alekseenko Optika és spektroszkópia, 2008, T. 105, 6, P. 962– L.A. Bugaev, J.A. van Bokhoven, A.P. Szokolenko, Ya.V. Latokha, L.A. Avakyan J. Phys. Chem. B., 2005 v.109, p L.A. Bugaev, A.P. Szokolenko, H.V. Dmitrienko, A.-M. Flank Phys.Rev.B, 2002, v.65, p – 7 5. L.A. Bugaev, Ph. Ildefonse, A.-M. Flank, A.P. Szokolenko, H.V. Dmitrienko J.Phys.C., 2000, v.12, p L.A. Bugaev, Ph. Ildefonse, A.-M. Flank, A.P. Szokolenko, H.V. Dmitrienko J. Phys.C., 1998, 10. v., p

Az abszorpció k-éleinek energiája számos kémiai elemre

Röntgen kölcsönhatás

Sugárzás kölcsönhatása az ultraibolya, infravörös és látható spektrum tartományban

A látható spektrumtartományban lévő sugárzás kölcsönhatása anyaggal

Az infravörös sugárzás kölcsönhatása anyaggal

A rádiófrekvenciás sugárzás kölcsönhatása

2. fejezet Tömegspektroszkópiai módszer fémek, ötvözetek és hulladékok vizsgálatára

2.1. Az anyag lézeres ionizálásával végzett tömegspektroszkópia módszerének fizikai lényege

Tömegspektrográf kettős fókuszálással, és ennek a spektrogramnak a fotometriai görbéje (b) és a tömegszám-tartomány

2.2. A pulzáló lézersugárzás és a célanyag kölcsönhatásának elvei

2.3. A lézerek típusai és paramétereik

2.4. Tömegspektroszkópiai módszer az anyag lézeres ionizálásával

2.5. Tömegspektrométerek – eszközök fémek, ötvözetek és hulladékok megfigyelésére

2.6. A tömegspektrométerben használt tömegelemzők típusai

2.7. Az anyag elemi összetételének lézerionizáló és repülési idő dinamikus tömegelemző segítségével történő azonosítására szolgáló módszerek alapjai

2.8. Emissziós spektroszkópok vas- és színesfémek szakértői spektrális elemzéséhez

2.8.1. Többcsatornás emissziós spektrométer dsf-71 (ls-1000)

A készülék alkatrészei a következő tulajdonságokkal rendelkeznek:

Műszaki adatok

2.8.2. Többcsatornás emissziós spektrométer MFS sorozat

Műszaki adatok:

Egységes ügyviteli és regisztrációs rendszer:

Önellenőrző kérdések a 2. fejezethez

3. fejezet Fémek, ötvözetek, hulladék γ-fluoreszcencia vizsgálatának fizikai alapjai

3.1. röntgensugarak

3.2. Röntgen-spektrumok

Röntgen-spektroszkópia

Röntgen berendezés. Röntgenkamera és röntgencső

Röntgen goniométer

3.6. Röntgen diffraktométer

3.7. Röntgen fluoreszcens kristály diffrakciós pásztázó vákuum „Spectroscan-V”

3.8. Röntgen fluoreszcens kristály-diffrakciós pásztázó spektrométer, hordozható "Spectroscan"

3.9. Röntgen fluoreszcens kristálydiffrakciós pásztázó hordozható spektrométer „Spectroscan-lf”

3.10. Ismeretlen anyag elemi összetételének azonosítására és az összetevők koncentrációjának meghatározására szolgáló módszerek alapjai gamma fluoreszcencia analízis módszerrel

3.11. Acélok szabványmentes röntgen spektrális elemzésének módszertana

3.11.1. A szénacélok elemzésének módszertana

3.11.2. Módszertan az ivó-, természetes és szennyvizek fémtartalmának meghatározására szorpciós cellulóz detátumszűrőkön történő elemzéskor

3.11.3. Por talajminták fémtartalmának meghatározásának módszertana

Önellenőrző kérdések a 3. fejezethez

4. fejezet Fémek, ötvözetek, hulladék összetételének örvényáramú módszerekkel történő vámellenőrzésének eszközei és módszerei

4.1. Az örvényáramok elméletének alapjai

4. 2. Örvényáram-eloszlás

4.3. Az anyag és a mező jellemzői

4.4. Az örvényáramú módszer fizikai elvei (wattban)

4.5. Örvényáramú módszerek alkalmazásai és osztályozása

Érzékelők és jellemző fizikai folyamatok

4.7. Néhány tipikus érzékelő kialakítás

A szennyeződések szabályozása és hatása egyes fémek elektromos vezetőképességére

Réz (b)

Egyesek elektromos vezetőképessége és hőmérsékleti együtthatója

4.9. Módszerek és műszerek nem mágneses fémek elektromos vezetőképességének mérésére

4.10. Általános rendelkezések. Mérési eljárás

4.11. A kutatási módszertan elemei és az ellenőrzéshez szükséges anyag kiválasztása

Önellenőrző kérdések a 4. fejezethez

5. fejezet Ultrahangos módszerek fémek, ötvözetek, törmelék és ércek vizsgálatára

5.1. Az akusztikai szabályozási módszerek osztályozása

5.2. Ultrahang berendezés

Felkészülés az ellenőrzésre

Ellenőrzési eljárás

5.3. Ultrahangos berendezések roncsolásmentes vizsgálatokban

5.4. Ultrahangos jelátalakítók

5.5. Fém, ötvözet, törmelék típusának meghatározása rugalmas hullámok terjedési sebességének mérésével

Önellenőrző kérdések az 5. fejezethez

6. fejezet Az ércek összetételének monitorozására szolgáló radiometriai módszerek osztályozása

6.1. Ásványok elemi összetételének meghatározására szolgáló módszerek másodlagos sugárzási spektrometriával

6.2. A gamma- vagy röntgensugárzásnak az atomok elektronhéjával vagy az elemek atommagjaival való kölcsönhatásán alapuló módszerek

6.3. A neutronok anyaggal való különböző magreakcióiból származó gamma-sugárzás spektrometriáján alapuló módszerek

Radioaktív elemeket tartalmazó kőzetek természetes radioaktivitásának meghatározására szolgáló módszerek

6.5. Lumineszcens módszerek az ércek összetételének nyomon követésére

6.6. Fotometriai módszerek az ércek összetételének nyomon követésére

6.7. Rádióhullám-módszerek az ércszabályozáshoz

6.8. Ércválogató technológia

Önellenőrző kérdések a 6. fejezethez

Következtetés

Bibliográfia:

Tárgymutató

Tartalomjegyzék

191186, Szentpétervár, st. Millionnaya, 5

1. Röntgen-spektroszkópia

Röntgen-spektroszkópia, röntgen emissziós és abszorpciós spektrumok felvétele és alkalmazása az atomok, molekulák és szilárd testek elektronenergia szerkezetének vizsgálatára. A röntgenspektroszkópia magában foglalja a röntgen-elektronspektroszkópiát is, azaz. röntgen foto- és Auger elektronok spektroszkópiája, a bremsstrahlung intenzitásának és a karakterisztikus spektrumoknak a röntgencső feszültségétől való függésének vizsgálata (izokromát módszer), gerjesztési potenciálok spektroszkópiája.

A röntgen emissziós spektrumot vagy a röntgencsőben célpontként szolgáló vizsgált anyag gyorsított elektronokkal történő bombázásával (primer spektrumok), vagy az anyag primer sugárzással történő besugárzásával (fluoreszcencia spektrumok) nyerjük. Az emissziós spektrumokat röntgenspektrométerek rögzítik. A sugárzás intenzitásának a röntgenfoton energiájától való függése alapján vizsgálják őket. A röntgenemissziós spektrumok alakja és helyzete információt ad a vegyértékelektronok állapotsűrűségének energiaeloszlásáról, és lehetővé teszi hullámfüggvényeik szimmetriájának, valamint az atom és a vándorló erősen kötött lokalizált elektronjai közötti eloszlásának kísérleti feltárását. a szilárd test elektronjai.

A röntgenabszorpciós spektrumok úgy jönnek létre, hogy a bremsstrahlung spektrum egy keskeny részét átengedik a vizsgált anyag vékony rétegén. Az anyag röntgensugárzás abszorpciós együtthatójának a röntgenfotonok energiájától való függésének vizsgálatával információt kapunk a szabad elektronállapotok sűrűségének energiaeloszlásáról. Az abszorpciós spektrum határának spektrális helyzetei és finomszerkezetének maximumai lehetővé teszik a vegyületekben található iontöltések sokaságának megtalálását (ez sok esetben az emissziós spektrum fővonalainak eltolódásaival határozható meg). A röntgenspektroszkópia lehetővé teszi az atom közvetlen környezetének szimmetriájának megállapítását és a kémiai kötés természetének tanulmányozását is. A célatomok nagyenergiájú nehézionokkal történő bombázásából származó röntgenspektrumok információt adnak a kibocsátó atomok eloszlásáról a belső ionizációk többszöröse szerint. A röntgenelektron-spektroszkópiát az atomok belső szintjeinek energiájának meghatározására, kémiai elemzésre és kémiai vegyületekben lévő atomok vegyértékállapotának meghatározására használják.

1. Röntgen berendezés. Röntgenkamera és röntgencső

A röntgenkamera egy minta atomi szerkezetének tanulmányozására vagy megfigyelésére szolgáló eszköz, amely a vizsgált mintán a röntgensugárzás diffrakciója során megjelenő mintázatot fényképező filmre rögzíti. A röntgensugaras szerkezeti elemzéshez röntgenkamerát használnak. A röntgenkamera célja, hogy a röntgendiffrakció feltételei teljesüljenek, és röntgenképek készüljenek.

A röntgenkamera sugárzási forrása egy röntgencső. A röntgenkamerák szerkezetileg eltérőek lehetnek a kamera specializációjától függően (röntgenkamera egykristályok, polikristályok tanulmányozására; röntgenkamera kis szögű röntgenképek készítésére, röntgenkamera röntgentopográfiára stb.). Minden típusú röntgenkamera tartalmaz egy kollimátort, egy minta-beépítő egységet, egy kazettát fényképező filmmel, egy mechanizmust a minta (és néha kazetták) mozgatására. A kollimátor a primer sugárzás munkanyalábot képezi, és rések (lyukak) rendszere, amely a röntgencső fókuszával együtt meghatározza a sugár irányát és divergenciáját (a módszer ún. geometriája). . Kollimátor helyett monokromátor kristály (lapos vagy íves) is beépíthető a kamera bejáratához. A monokromátor bizonyos hullámhosszúságú röntgensugárzást választ ki az elsődleges nyalábban; hasonló hatás érhető el a kamrába szelektíven elnyelő szűrők beépítésével.

A minta beépítési egység rögzíti a tartóban, és beállítja a kezdeti helyzetét az elsődleges gerendához képest. A minta központosítására (forgástengelyre hozatalára), illetve az egykristályok vizsgálatára szolgáló röntgenkamrában a minta goniometrikus fejen történő megdöntésére is szolgál (3.4.1. ábra). Ha a minta tányér alakú, akkor beállított vezetőkre rögzítjük. Ezzel szükségtelenné válik a minta további központosítása. A nagyméretű egykristályos lapkák röntgen-topográfiájánál a mintatartó a film elmozdulásával szinkronban fordítható (szkennelhető), miközben a minta szöghelyzete megmarad.

3.4.1. ábra. Goniometrikus fej: O – minta, D – ívvezetők a minta két egymásra merőleges irányba történő billentéséhez; MC – minta központosító mechanizmus, amely arra szolgál, hogy a kamera forgástengelyére helyezze azon ívek középpontját, amelyekben a minta található

A röntgenkamera kazettája a fényképes film kívánt formáját adja és fényvédelmet biztosít. A legelterjedtebb kazetták laposak és hengeresek (általában a minta forgástengelyével koaxiálisak; fókuszálási módszereknél a mintát a henger felületére helyezik). Más röntgenkamerákban (pl. röntgen goniométer, röntgen topográfiai kamra) a kazetta a minta mozgásával szinkronban mozog vagy forog. Egyes röntgenkamerákban (integrálva) a kazetta is elmozdul egy kis mértékben minden röntgenciklusnál. Ez a diffrakciós maximum elkenődéséhez vezet a fényképészeti filmen, a rögzített sugárzási intenzitás átlagolásához és növeli a mérési pontosságot.

A minta és a kazetta mozgását különböző célokra használják. Amikor a polikristályok forognak, megnő a visszaverő helyzetbe eső krisztallitok száma - a röntgendiffrakciós mintázat diffrakciós vonala egyenletesen elfeketedik. Az egykristály mozgása lehetővé teszi különböző krisztallográfiai síkok visszaverő helyzetbe hozását. A topográfiai módszerekben a minta mozgása lehetővé teszi a vizsgálati terület kiterjesztését. A röntgenkamrában, ahol a kazetta a mintával szinkronban mozog, a mozgását biztosító mechanizmus a minta mozgatására szolgáló mechanizmushoz kapcsolódik.

A röntgenkamera lehetővé teszi az anyag szerkezetének meghatározását mind normál körülmények között, mind magas és alacsony hőmérsékleten, mélyvákuumban, különleges összetételű atmoszférában, mechanikai deformációk és feszültségek hatására stb. A mintatartó tartalmazhat eszközöket a szükséges hőmérséklet, vákuum, nyomás létrehozására, mérőműszerekre és a kamraelemek védelmére a nem kívánt hatásoktól.

A polikristályok és az egykristályok tanulmányozására szolgáló röntgenkamerák jelentősen eltérnek egymástól. A polikristályok tanulmányozásához használhat párhuzamos elsődleges sugárnyalábot (Debye röntgenkamerák: 3.4.2. ábra, a) és divergens (fókuszáló röntgenkamerák: 3.4.2, b és c ábra). A fókuszáló röntgenkamerák nagy mérési sebességgel rendelkeznek, de a velük készített röntgenképek a diffrakciós szögeknek csak korlátozott tartományát rögzítik. Ezekben a röntgenkamerákban egy radioaktív izotópforrás szolgálhat az elsődleges sugárzás forrásaként.

3.4.2. ábra. Röntgenkamerák alapdiagramjai polikristályok tanulmányozására: a – Debye kamra; b – fókuszáló kamra ívelt monokromátor kristállyal a minták „transzmisszión keresztüli” vizsgálatára (kis diffrakciós szögek tartománya); c – fókuszáló kamera fordított fotózáshoz (nagy diffrakciós szögek) egy lapos kazettára. A nyilak jelzik a közvetlen és a diffrakciós sugarak irányát. O – minta; F – röntgencső fókusz; M – monokromátor kristály; K – kazetta fotófilmmel F; L – csapda, amely elfogja a nem használt röntgensugarat; FO – fókuszáló kör (az a kör, amely mentén a diffrakciós maximumok találhatók); CL – kollimátor; MC – minta központosító mechanizmus

A mikrokristályok tanulmányozására szolgáló röntgenkamerák szerkezetileg eltérőek a céljuktól függően. Léteznek kamerák a kristály orientálására, vagyis a krisztallográfiai tengelyeinek irányának meghatározására (3.4.3. ábra, a). Rotációs-oszcillációs röntgenkamera kristályrács paraméterek mérésére (egyedi visszaverődések diffrakciós szögének vagy a fővonalak helyzetének mérésével), valamint az egységcella típusának meghatározására (3.4.3. ábra, b).

3.4.3. ábra. Az egykristályok tanulmányozására szolgáló röntgenkamerák alapvető sémái: a – kamra álló egykristályok Laue-módszerrel történő tanulmányozására; b – forgókamra.

A fotófilm a rétegvonalak mentén elhelyezkedő diffrakciós maximumokat mutat; ha a forgást a minta vibrációjával helyettesítjük, a rétegvonalakon a visszaverődések számát a rezgések tartománya korlátozza. A minta forgatását az 1. és 2. fogaskerekek segítségével hajtják végre, rezgéseit a 3. kaloidon és a 4. karon keresztül; c – Röntgenkamera az egységcella méretének és alakjának meghatározásához. O – minta, GG – goniometrikus fej, γ – halo és a goniometrikus fej forgástengelye; GL – kollimátor; K – kazetta fotófilmmel F; CE – kazetta epigrammák felvételéhez (fordított felvétel); MD – a minta forgásának vagy rezgésének mechanizmusa; φ – halo és a minta rezgéstengelye; δ – ívvezető a goniometrikus fej tengelyének billentéséhez

A diffrakciós maximumok külön regisztrálására (rétegvonalak letapogatására) szolgáló röntgenkamerát fotóregisztrációval rendelkező röntgengoniométernek nevezik; topográfiai röntgenkamera közel tökéletes kristályok rácszavarainak tanulmányozására. Az egykristályos röntgenkamerák gyakran fel vannak szerelve reflektancia goniométer rendszerrel a vágott kristályok mérésére és kezdeti beállítására.

Az amorf és üveges testek, valamint az oldatok tanulmányozására röntgenkamerákat használnak, amelyek kis (több ívmásodperces nagyságrendű) diffrakciós szögben rögzítik a szórást az elsődleges nyaláb közelében; Az ilyen kamerák kollimátorainak biztosítaniuk kell az elsődleges nyaláb nem divergenciáját, hogy a vizsgált tárgy által kis szögben szórt sugárzás elkülöníthető legyen. Ehhez nyalábkonvergenciát, kiterjesztett ideális krisztallográfiai síkokat alkalmaznak, vákuumot hoznak létre stb. A mikron méretű tárgyak tanulmányozására szolgáló röntgenkamerákat nagyfókuszú röntgencsövekkel használják; ebben az esetben a minta-film távolság jelentősen csökkenthető (mikrokamerák).

A röntgenkamerát gyakran az ebben a készülékben alkalmazott radiográfiai módszer szerzőjének nevén nevezik.

Röntgencső, egy elektromos vákuumkészülék, amely röntgensugárzás forrásaként szolgál. Ilyen sugárzás akkor következik be, amikor a katód által kibocsátott elektronok lelassulnak és az anódhoz ütköznek (antikatód); ebben az esetben az anód és a katód közötti térben erős elektromos tér hatására felgyorsított elektronok energiája részben röntgenenergiává alakul. A röntgencső sugárzása a bremsstrahlung röntgensugárzás szuperpozíciója az anódanyag jellemző sugárzására. A röntgencsöveket megkülönböztetik: az elektronáramlás megszerzésének módszerével - termikus (fűtött) katóddal, mezőemissziós (csúcs) katóddal, pozitív ionokkal bombázott katóddal és radioaktív (β) elektronforrással; kiürítés módjával - lezárt, leszerelhető, sugárzás idejére - folyamatos, impulzusos; anódos hűtés típusa szerint - vízzel, olajjal, levegővel, sugárzással; fókuszméret szerint (az anód sugárzási területe) - makrofokális, éles fókusz; alakja szerint - gyűrű, kerek, vonal alakú; az elektronok anódra fókuszálásának módszere szerint - elektrosztatikus, mágneses, elektromágneses fókuszálással.

A röntgencsövet röntgenszerkezeti elemzésben, spektrális elemzésben, röntgenspektroszkópiában, röntgendiagnosztikában, röntgenterápiában, röntgenmikroszkópiában és mikroradiográfiában használják.

A legszélesebb körben használt minden területen a lezárt röntgencsövek termionos katóddal, vízhűtéses anóddal és elektrosztatikus elektronfókuszáló rendszerrel (3.4.4. ábra).

A röntgencső termikus katódja egy volfrámhuzal spirális vagy egyenes szála, amelyet elektromos árammal melegítenek. Az anód munkarésze - egy fém tükörfelület - az elektronáramlásra merőlegesen vagy bizonyos szögben helyezkedik el. A nagy energiájú és nagy intenzitású röntgensugárzás folyamatos spektrumának eléréséhez Au-ból és W-ből készült anódokat használnak; szerkezeti elemzésben Ti, Cr, Fe, Co, Cu, Mo, Ag anódokkal ellátott röntgencsöveket használnak. A röntgencső fő jellemzői a megengedett legnagyobb gyorsító feszültség (1-500 kV), elektronáram (0,01 mA - 1 A), az anód által disszipált fajlagos teljesítmény (10 - 104 W/mm2), teljes energiafogyasztás (0,002 W - 60 kW).

3.4.4. ábra. Röntgencső diagram szerkezeti elemzéshez: 1 - fém anód csésze (általában földelt); 2 – berillium ablakok a röntgensugárzáshoz; 3 – termikus katód; 4 – üveglombik, amely elválasztja a cső anód részét a katódtól; 5 – katódkapcsok, amelyekre az izzószál feszültségét, valamint magas (az anódhoz viszonyított) feszültséget táplálják; 6 – elektrosztatikus elektronfókuszáló rendszer; 7 – bemenet (antikatód); 8 – csövek a bemeneti üveg hűtésére szolgáló folyó víz be- és kivezetéséhez