S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Dyfrakcja na kryształach. Dyfrakcja na kryształach

Transkrypt

1 S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Dyfrakcja na kryształach Dyfrakcja na kryształach

2 Warunki dyfrakcji źródło: Ch. Kittel Wstęp do fizyki..., rozdz. 2, rys. 6, str. 49

3 Konstrukcja Ewalda Na podstawie: H. Ibach, H. Lüth, Fizyka..., rys. 3.3, str. 58

4 k ½G = (½G)2 Pierwsza strefa Brillouina źródło: Ch. Kittel Wstęp do fizyki..., rozdz. 2, rys. 9, str. 53

5 Wygaszenia systematyczne przykład: brak refleksu (100) od sieci bcc źródło: Ch. Kittel Wstęp do fizyki..., rozdz. 2, rys. 16, str. 61

6 Czynnik atomowy źródło: Z. Bojarski, E. Łągiewka, rys. 2.18, str. 84, Rentgenowska analiza strukturalna, PWN, 1988

7 Przegląd wybranych metod doświadczalnych

8 Metoda Lauego nieruchomy monokryształ, wiązka polichromatyczna - informacja o: symetrii kryształu, orientacji kryształu - brak informacji o: stałych sieci, wygaszeniach systematycznych źródło: Z. Bojarski, E. Łągiewka, rys. 3.4, str. 125, Rentgenowska analiza strukturalna, PWN, 1988

9 Metoda Lauego nieruchomy monokryształ, wiązka polichromatyczna - informacja o: symetrii kryształu, orientacji kryształu - brak informacji o: stałych sieci, wygaszeniach systematycznych źródło: Z. Bojarski, E. Łągiewka, rys. 3.5, str. 126, Rentgenowska analiza strukturalna, PWN, 1988

10 Lauegram związku Ce2CoSi3 lauegram zmierzony w ZFCS IF UJ dzięki uprzejmości dra P. Starowicza

11 Metoda proszkowa (metoda Debye a Scherrera (- Hulla)) polikryształ (typowy rozmiar ziaren m) wiązka monochromatyczna refleksy dyfrakcyjne układają się na stożkach o kątach rozwartości 4 - informacja o: stałych sieci, symetrii, wygaszeniach systematycznych źródło: Z. Bojarski, E. Łągiewka, rys. 3.23, str. 146, Rentgenowska analiza strukturalna, PWN, 1988

12 Metoda proszkowa (metoda Debye a Scherrera (- Hulla)) W rentgenowskiej dyfraktometrii proszkowej stosuje się najczęściej geometrię Bragga-Brentano. Geometria ta polega na tym, że lampa rentgenowska, płaska próbka oraz detektor znajdują się na tzw. okręgu ogniskowania. źródło: Z. Bojarski, E. Łągiewka, rys. 3.37, str. 159, Rentgenowska analiza strukturalna, PWN, 1988

13 Metoda proszkowa przykładowy dyfraktogram: Si - wzorzec sygnowany przez National Bureau of Standards dyfraktogram zmierzony w ZFCS IF UJ

14 Rodzaje promieniowania w technikach dyfrakcyjnych

15 Długość fali de Broglie'a = h/p XRD X-Ray Diffraction ND Neutron Diffraction LEED Low Energy Electron Diffraction Porównanie amplitudy fali rozproszonej dla pr. X i neutronów źródło: Ch. Kittel Wstęp do fizyki..., rozdz. 2, rys. 1, str. 43

16 Porównanie dyfrakcji przy użyciu różnych rodzajów promieniowania technika XRD ND LEED dyfrakcja pr. X dyfrakcja neutronów (termicznych) dyfrakcja niskoenergetycznych elektronów E (dla = 1 Å) 12.4 kev 81.8 mev 150 ev amplituda fali rozproszonej ~Z zależy od izotopu (może być ujemna zmiana fazy) ~Z uwagi - trudność w rozróżnieniu atomów o zbliżonym Z - oprócz badania struktury krystalicznej jest to również klasyczna metoda badania - trudność obserwacji uporządkowania atomów lekkich magnetycznego w sąsiedztwie ciężkich - technika stosowana do badania powierzchni (głębokość wnikania wiązki to kilka/kilkanaście stałych sieci)

17 Kwazikryształy Uogólniona definicja struktury krystalicznej

18 Dyfraktogram wykonany techniką LEED dla szybko schłodzonego stopu Al-Mn (około 10% Mn) widać zabronioną dla klasycznych kryształów oś symetrii źródło: D. Shechtman, I. Blech, D. Gratias, J. W. Cahn, Phys. Rev. Lett. 53 (1984) 1951

19 Parkietaż Penrose'a zaproponowany w 1973 sposób pokrycia płaszczyzny dwoma rodzajami rombów tak, aby otrzymany wzór nie miał symetrii translacyjnej źródło: wikipedia

20 Uogólniona definicja struktury krystalicznej Kryształ - ciało stałe mające zasadniczo dyskretny (nieciągły) wzór dyfrakcyjny ( solid having an essentially discrete diffraction diagram )