5 Дәріс Тақырып. Нанобөлшектерді зерттеу әдістері. Спектроскопия әдістері
жүктеу/скачать 221,01 Kb.
|
№5 Дәріс
- Бұл бет үшін навигация:
- Рентген-фазалық талдау.
|
№5 Дәріс Тақырып. Нанобөлшектерді зерттеу әдістері. Спектроскопия әдістері Рентген-фазалық талдау ЭПР-спектроскопия ИҚ спектроскопия Раман спектроскопия Меншікті беттік ауданды анықтау Рентген-фазалық талдау. Наноөлшемді материалдарды қолданудың жетекші факторы олар дың химиялық және фазалык кұрамы болып табылады. Кристалл денелердің химиялык және фазалық құрамын анықтаудың қазіргі кездегі әдістерінің бірі рентгенфазалық талдау (РФТ) болып табылады. РФТ негiзiнде кристалдық тордағы рентген сәулелерінің дифракция құбылысы жатыр. Сапалық және сандық фазалық талдау үшін қазіргі кездегі рентен аппаратурасы талдауды жылдам және үлкен дәлдікпен орындауға мүмкіндік беретін рентгендiк дифрактометрлер пайдаланылады. Рентген сәулесін 1895 жылы неміс физигі В.К. Рентген ашкан. Ол сызыкты атом мөлшерлеріне салыстыра отырып алынған 10-5 нм-ден 102 нм-ге дейінгі толкын ұзындықтарын қамтитын гамма- және УК- сәулелерінің арасындағы аймақта жататын электромагнитті иондаушы сәуле болып табылады. 17 жыл бұрын М. Лауэ, В. Фридрих және П. Книппингпен бірге кристалдағы рентген сәулесінің дифракциясын байкап, онын толкындык табигатын анықтады. Мұндай көрінбейтін спектрлер бірқатар кристалдық заттарды (мырыш алдамшысы, барий платина, кокшіл родийлі және т.б.) флуоресценциялауға, фотопластинкаға әсерлесуіне (оларды көрінетін жарық экранына арналған мөлдір емес пластинка арқылы жарық түсіру) және газдарды иондауға мүмкіндік береді. Мұндай құбылысты рентген сәулелерін табу және оларды диагноздау үшiн сол сияқты практикада да кеңінен қолданылады. Ең бiрiншi оларды қолдану медицинада - рентгенді диагностикасында және рентгендi терапияда, кейінірек - қатты материалдар дефектоскопиясында қолданылды. Дифракция кұбылысын қолданудың атомдардың өзара орналасуын зерттеуде, әсіресе қатты денелерді зерттеуде болашағы зор. Рентген сәулесі рентгенді құрылысты талдауда, рентгенді спектроскопияда, рентгенді топографияда, рентгенді микроскопияда, рентгенді спектральды талдауда, рентгенді фотоэлектронды спектро скопияда және т.с.с. кенiнен колданылады. Рентгендi сәулелену шартты түрде қатты кыска толкынды (толқын ұзындыгы λ<0,2 нм) және жұмсак узын толкынды (λ <0,2 нм) деп бөлінеді. Рентгендi сәулелену ядроның электростатикалық өрісінде және зат атомдарының электронды қабатында зарядталған бөлшектердің (көбінесе, электрондардың) тежелуiнен, сол сиякты заттын γ-фотондарымен әсерлесуінен пайда болады. Нанобөлшектерді рентген-фазалық талдау рентген сәулелерiнiн дифракция құбылысын белгілі заттардын бұрын белгісіз құрылысын аныктауда ғана емес, көбінесе -заттардың фазалык кұрамын аныктауда кенiнен қолданылады. Рентген-фазалық талдау сандық немесе сапалық анықтау әдісін және күрделілігі әртүрлі жүйелердегі кристалдық фазалардыңқатынасын көрсетеді. Ол әрбір кристалды фаза дифракциялык сақиналарының және олардын қаркындылыктарының орналасуының жеке, дара қайталанбас көрінісін беруіне негізделген. Сондықтан әртүрлі заттар кристалдарының қоспасын зерттеу кезінде дифракциялык көрініс қоспадагы олардың әрбiреуiнiң сандык кұрамына пропорционал олардың дифрактограммаларының жиынтығын беред. Кристалды формаларды (фаза) идентификациялау үшін эталонды кристалды үлгiнiң дифрактограммасын түсіріп алу қажет немесе көптеген кристалды заттардың жазықтық аралық қашықтығы мен рентгенограмма сызыктарынын салыстырмалы интенсивтілігі туралы мәлімдемелерi бар арнайы кестелерді (картотекаларды) қолдану керек. Рентген-фазалык талдауда тәжірибе жүзінде дифракциялык көріністердi, әдетте, ұнтақ әдiстерi жағдайында (монохроматты рентгенді сәулелену) алады және оларды фото әдіспен (дебаеграмма) немесе рентгендiк квант есептегіші көмегімен дифрактометриялык әдiспен тiркейді Сапалық рентген-фазалық талдау кезінде зерттеліп отырған кристалды заттын фазалық кұрамын анықтау келесі түрде жүргізіледі. Рентгенограмма сызықтары немесе дифрактограммадағы дифракциялық шындардың орналасуы бойынша θ брэгг бұрышы есептеледi және 2dhklsinθ =2 формуласы бойынша жазықтық аралық қашықтығы d анықталады. Рентгенограммалық сызықтарға немесе дифракциялық шыңдарга сәйкес қарқындылықтар І бiр уақытта табылады. Содан кейiн тәжiрибе нәтижесінде табылган d және І мәндері анықтама анықтауыштағы келтірілген әрбір фаза үшiн белгiлi кестелік мәндермен салыстырылады. Мәліметтердiң сәйкес келуiнен заттардың және олардың кристалдық модификацияларынын идентификациясыныңдұрыстығы туралы қорытынды жасауға болады. Рентген-фазалық талдау әдісін әртүрлі қосылыстардың күрделі жүйелерiнiң қасиеттерін (балкыту, еріту, химиялык қосылыстардың тузiлуi мен ыдырауы) зерттеуде қолданылады. Әсіресе, рентген-фазалық талдау ликвидус сызығынан төмен орналасқан диаграмма жағдайының аймағын (ерігіштігін) сипаттайтын қатты денелерді зерттеуде бағалы болып келеді. Рентген-фазалық талдау металтануда (металдар мен балқымалардың фазалық кұрамын зерттеуде), минерологияда (күрделі минералдардыңқұрамын зерттеуде), химия мен химиялық технологияда (күрделі қатты фазалы өнімдер мен реагенттердің құрылысы мен құрамын зерттеуде) кең қолданылады. Күйе үлгілерінің рентгенограммасын түсіру ДРОН-3M дифрактометрiнде CuKa (λ= 1,54051 Å, U = 30 кВ, I = 20 мА сәулелеуiнде және гониометр қозғалысының жылдамдығы 0,5 град/мин, 1000 имп/сек қарқындылықта жүргізілді, түсіру барысында үлгі өз жалпақтығында 60 айн/мин жылдамдықта айналып отырды. Күйенің құрғақ үлгілерін арнайы кюветада бiрдей қыстырмаларды тығындау арқылы дайындайды. Күйенің сұйық үлгілері алдымен кварц шынысында, сосын кремний қабатында буландыру арқылы дайындайды. Кристалиттердің өлшемін анықтау рентгенограммадағы дифракциялық сызықтың өлшемі мен енiн зерттеуге негізделген. Дифракциялық максимум енiн сараптау бөлшектердiң өлшемін анықтауға мүмкiндiк бередi. Ұнтақты рентгенограммада дифракциялық сызық ені кристалиттердiң сызықтық өлшемiне пропорционал болады және кейбiр қысқартулар енгізгенде төмендегі формуламен анықталады. (5.1) жүктеу/скачать 221,01 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|