Электроно- и рентгенография

Современные исследования строения твердых тел

Один из методов исследования расположения атомов в твердом теле основан на явлении дифракции пучков электронов или рентгеновских лучей на тонких кристаллических слоях. Явление дифракции лучей видимого света легко пронаблюдать при пропускании света лазера через какую-нибудь регулярную структуру, например, через тонкую капроновую ткань (кусочек капронового чулка). Пятно от лазерного пучка после прохождения через ткань расщепляется на несколько регулярным образом расположенных лучей. Если ткань представляет собой сетку с квадратными ячейками, то рассеянные лучи (рефлексы) располагаются в виде квадратной решетки. Причем, чем ближе расположены друг к другу узлы сетки, тем дальше друг от друга располагаются рефлексы. С помощью картины рассеяния света можно восстановить сетку, на которой происходило рассеяние. Исследования показали, что рентгеновские лучи и пучки электронов рассеиваются регулярными структурами так же, как и лучи видимого света. Если пропустить пучок электронов через кристаллик какого-нибудь металла в виде тонкой пленки, то пучок расщепляется подобно тому, как расщепляется пучок видимого света при прохождении через сетку. Из этого наблюдения можно сделать вывод, что кристалл представляет собой регулярным образом расположенные частицы (атомы или молекулы). По картине рассеяния можно восстановить взаимное расположение атомов в кристалле.

Вопрос 1. Часто на электронограммах или рентгенограммах рефлексы расплываются в кольца. Какова причина этого? Какой должна быть электронограмма от очень мелкого порошка?

Ответ на вопрос 1 заключается в том, что рентгеновский луч или электронный пучок, проходя через образец, просвечивают не один, а сразу много кристалликов, повернутых относительно друг друга. Каждый кристаллик дает свою дифракционную картину. Картины повернуты относительно друг друга, что и дает кольцевое расплывание рефлексов. Картина электронограммы, полученной на нашем электронном микроскопе, приведенная на рисунке, говорит о том, что главный вклад в рассеяние дают несколько кристалликов, которые слабо повернуты относительно друг друга. Повернутых на большие углы кристалликов мало, так как интенсивность соответствующих рефлексов слабая. Рассеяние на очень мелком порошке должно дать картину колец.