Метод Брэгга

В методе Брэгга (рис. 2.1) рентгеновское излучение 1 через выходное окно рентгеновской трубки 2 и свинцовую диафрагму 3 в виде тонкого луча направляется на кристалл 4, закреплённый на гониометре 5. Отражённое кристаллом излучение 6 фиксируется на специальной фотоплёнке 7 .

Рис. 2.1. Схема спектроанализатора Брэгга.

С помощью гониометра кристалл может поворачиваться вокруг оси, проходящей через центр поверхности столика гониометра перпендикулярно этой поверхности.

Показатель преломления вещества для рентгеновского излучения близок к единице: стекло , серебро . При этом любая отполированная поверхность для рентгеновского излучения с , где - расстояние между соседними атомами, является шероховатой. В результате отражение такого излучения носит диффузный характер (отраженные лучи распространяются под разными углами).

Для исследования преломления рентгеновских лучей используется явление полного внутреннего отражения. В случае границы раздела стекло – воздух явление полного внутреннего отражения рентгеновского излучения с можно наблюдать, если угол скольжения меньше . В качестве отражающего зеркала для рентгеновского излучения используются совершенные кристаллы с межатомным расстоянием порядка длины волны излучения.

Рассмотрим простейший случай, когда рентгеновское излучения в виде плоской монохроматической волны падает под углом скольжения на систему плоскопараллельных атомных слоёв, расположенных на расстоянии друг от друга (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Использование атомных слоев кристаллической решетки в качестве дифракционной решетки.

Если длина волны падающего излучения , условие усиливающей интерференции двух лучей 1 и 2, отраженных от соседних слоёв запишется в виде

(2.4)

Уравнение (9.4), определяющее направления, в которых наблюдаются максимумы интенсивности отраженного излучения, называется условием Брэгга-Вульфа. Очевидно, что для наблюдения этих максимумов необходимая длина волны . В случае сплошного спектра тормозного излучения электронов при заданном угле скольжения кристалл «автоматически выбирает» нужную длину волны в соответствии с величиной .

Для наблюдения обычно используется первый порядок дифракции . Если падающее рентгеновское излучение имеет дискретный спектр, то, поворачивая кристалл и измеряя углы , для которых наблюдается максимум интенсивности отраженного излучения, при известной величине можно определить спектр

(2.5)

падающего излучения.

Для одного и того же кристалла возможно задание системы плоскопараллельных атомных плоскостей различными способами. В общем случае атомная плоскость кристалла определяется тремя миллеровскими индексами (), являющимися целыми положительными числами, не имеющими общих делителей. Тогда в условие Брэгга-Вульфа войдёт межплоскостное расстояние , зависящее от типа кристаллической решётки. Для кубической кристаллической решётки с длиной ребра