Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn - Phương pháp Laue ứng dụng & cách đoán nhân ảnh nhiễu xạ

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn - Phương pháp Laue ứng dụng & cách đoán nhân ảnh nhiễu xạ giới thiệu tới các bạn những nội dung về điều kiện nhiễu xạ Bragg – biểu diễn dưới dạng hình học bao gồm xác định sự định hướng của tinh thể, xác định sự đối xứng của tinh thể.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình Vật lý ứng dụng: Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn - Phương pháp Laue ứng dụng & cách đoán nhân ảnh nhiễu xạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH VẬT LIỆU RẮN ỨNG DỤNG & CÁCH ĐOÁN NHẬN GVHD: GS.TS. Lê Khắc Bình HVTH: Phan Trung Vĩnh
NỘI DUNG TRÌNH BÀY ĐIỀU KIỆN NHIỄU XẠ BRAGG – BIỂU DIỄN DƯỚI DẠNG HÌNH HỌC 1. XÁC ĐỊNH SỰ ĐỊNH HƯỚNG CỦA TINH THỂ 2. XÁC ĐỊNH SỰ ĐỐI XỨNG CỦA TINH THỂ
Điều kiện để có nhiễu xạ: Tia X, λ 2.d .sin   n. ĐỊNH LUẬT BRAGG θ 2θ Trong đó: d: khoảng cách giữa 2 mặt mạng song song lân cận d 2θ: góc hợp bởi tia X tới và tia nhiễu xạ λ: bước sóng tia X n: bậc nhiễu xạ Biểu diễn dưới dạng hình học Chùm tia X tới Mỗi nút mạng đảo  Một họ MẠNG ĐẢO mặt mạng và dhkl mạng thuận Một điểm nút S0 được chọn làm gốc. O S0 CẦU EWALD Một mặt cầu tâm O, bán kính OS0 = 1/λ CẦU EWALD MẠNG ĐẢO
CẦU EWALD Mỗi nút mạng đảo  Một họ Mặt phẳng mặt mạng và dhkl mạng thuận trung trực (Q) Giả sử, có 1 nút mạng đảo khác S0 nằm trên S0 cầu Ewald Chùm tia X tới O 2θ I Gọi (Q) là mặt phẳng trung trực của S0P. P MẠNG ĐẢO (Q)  S0P tại I. Nút mạng đảo nằm S0 P  2.S0 I trên cầu Ewald S0 1 1 1 S0 I  S0O.sin   2. .sin    2.d .sin  d d  1 Điều kiện nhiễu xạ Bragg P  Như vậy, những nút mạng đảo nào nằm trên cầu Ewald sẽ thỏa mãn điều kiện Bragg, tức là cho vết nhiễu xạ trên phim. Thay đổi bán kính cầu Thay đổi định hướng Ewald  Thay đổi λ λ mạng đảo  Thay đổi θ θ PHƯƠNG PHÁP LAUE PHƯƠNG PHÁP DEBYE
CẦU EWALD Đồng phẳng Các nút mạng đảo thuộc cùng một vùng tạo thành một đường tròn S0 S0 S0 O P P P  Trên cầu Ewald, có rất nhiều nút mạng đảo thỏa mãn điều kiện Bragg.  Những nút đồng phẳng là những nút thuộc cùng một vùng tinh thể.  Từ tâm O, nối dài các nút đồng S1 phẳng cắt màn phim tại các điểm 2φ tạo thành đường ellipse, đây là O S0 các vết nhiễu xạ trên phim. Màn phim NHẬN XÉT P  2φ < 90: đường của OS1P là mặt nón tròn xoay vết nhiễu xạ → ellipse Góc S1ÔP = 2φ
2φ = 900 2φ > 900 O O Màn phim Màn phim  2φ = 900: đường của vết  2φ > 900: đường của vết nhiễu xạ → đường parabol nhiễu xạ → đường hyperbol Vết nhiễu xạ Laue của một tinh thể Al (FCC) Đường ellipse Đường hyperbol Phân tích các vết nhiễu xạ Sự định hướng tinh thể 2φ < 900 Sự đối xứng của tinh thể 2φ > 900
Xác định sự định hướng của tinh thể  Đối với tinh thể lập phương: Đặc biệt z z y y Ảnh nhiễu xạ Laue có Phương [100] được định x [100] x [100] trục đối xứng bậc 4 hướng // với tia X tới z Tia X z Tia X [111] y y Ảnh nhiễu xạ Laue có Phương [111] được định trục đối xứng bậc 3 x hướng // với tia X tới x
 Đối với tinh thể bất kỳ: Thực hiện theo các bước 17 18  Dùng giấy can in lại các 24 3 4 5 vết nhiễu xạ trên phim. 16 6 2 15 1 23 14 7 Xác định vết của tia tới S0 S0 13 8 (Vết của tia tới có kích thước lớn nhất và sáng nhất) 9 10  Đánh số các vết nhiễu xạ 22 19 11 12  Đo khoảng cách li giữa S0 20 21 đến vết nhiễu xạ thứ i (i = 1→24) S0 Màn 15 l15S0 8 phim D 2θ Góc nhiễu xạ ứng với từng vết: Mẫu tinh thể li Với D là khoảng cách từ Nguồn tia X tg 2i  D mẫu tinh thể đến phim đa sắc
 Dựng hình chiếu gnomo- Lưới Wulf stereo từ ảnh nhiễu xạ Laue: 17 Đặt lưới Wulf dưới giấy can, 18 tâm S0 trùng với tâm lưới Wulf. 24 4 3 5 16 6 Để dựng hình chiếu của 1 vết nào đó 2 S1 (ví dụ S1), quay giấy can quanh S0 đến 15 1 14 7 khi S1 nằm trên đường xích đạo của lưới. 23 S0 13 8 Đường xích đạo 9 10 22 19 11 21 12 20 A Từ điểm A θ2 = 300 bên kia mép lưới, đánh dấu góc θ2 trên giấy can 1800 θ2 00 900
θ2 = 300  Chỉ chọn ra những vết nhiễu xạ đậm phân bố trên cùng 1 đường ellipse để dựng hình chiếu Gnomo-stereo. 1800 θ2 00 2’ Vết nhiễu xạ ảnh Laue của tấm nhôm mỏng Hình chiếu Gnomo-stereo của các vết nhiễu xạ Hình chiếu của vết S1 trên giấy can
Những vết nhiễu xạ nằm trên đường ellipse thuộc cùng 1 vùng của tinh thể. A B Xét các vết Đoạn thẳng nhiễu xạ của AB đi qua ellipse nhỏ. tâm lưới Wulf. A Những hình chiếu Gnomo-stereo của các vết nhiễu xạ thuộc cùng 1 vùng sẽ là B một đường kinh tuyến của lưới Wulf. Xác định trục vùng và Đường chiếu góc giữa hai trục vùng Gnomo-stereo
x’ A Đường chiếu Gnomo-stereo A Đường xích đạo L B Lưới Wulf cố định aB x’ A  Quay đoạn thẳng AB  Đường chiếu Gromo quanh tâm lưới cho đến -stereo cắt đường quỹ khi phương của AB đạo của lưới tại L. Đánh trùng ax’ dấu L. L 1800 900 K 00  Từ L, đếm hướng về  Ta được điểm K. Lấy trục ax’ một góc 900 aB L làm gốc, dựng vector LK.
x’ A A L K 1800 900 K 00 B L aB  Xoay đoạn thẳng AB trở  LK chính là phương của lại vị trí ban đầu. trục vùng tinh thể cần tìm. Như vậy, trục vùng của các vết nhiễu xạ Ảnh vết trên đường ellipse nhỏ chính là vector nhiễu LK. Tương tự cho đường ellipse lớn. Giả sử ta được vector EF. K xạ Laue của tinh F Góc (KL,EF) = Góc giữa E thể 2 trục vùng L
Xác định trục vùng và Sử dụng Xác định chỉ số của trục vùng góc giữa hai trục vùng BẢNG TRA GÓC 100 110 111 210 211 GIỮA 00 HAI 100 900 PHƯƠ 450 00 -NG 110 900 600 960 TINH 54,740 35,260 00 111 THỂ 900 70,530 TRO 26,560 18,430 39,230 00 36,870 [210] K 210 -NG 63,430 50,770 75,040 53,130 630 F HỆ 900 71,560 66,420 E 78,460 600 [100] L MẠNG 35,260 310 54,740 19,470 24,090 00 33,560 LẬP 211 65,900 73,220 610 61,870 900 43,090 48,190 600 PHƯƠ 56,790 70,500 -NG 79,480 900 80,400
Xác định sự đối xứng của tinh thể Từ tính đối xứng của các vết nhiễu xạ trên phim Tính đối xứng của tinh thể Màn phim S0 l15S0 CHÙM TIA X D 2θ Song song (001) Mẫu tinh thể Mặt đối xứng Trục đối xứng Nguồn tia X đa sắc Ảnh nhiễu xạ Laue phân Ảnh nhiễu xạ Laue thường z có tính đối xứng qua tâm S0 bố đối xứng tương ứng [111] z VÍ DỤ (010) (001) Ảnh nhiễu (001) y (100) (001) xạ Laue (010) (010) có trục y đối xứng (100) (100) bậc 3 Chiếu tia X theo phương 1 1 1 x x
Ảnh nhiễu xạ Laue có z [001] Chiếu chùm tia X theo trục đối xứng bậc 4 phương [001], ảnh nhiễu (1 11) xạ thu được có trục đối xứng bậc 4 tương ứng (111) với tia X nhiễu xạ trên (1 11) y các mặt: z x z [001] (111) [001] (111) : ABC (111) : AEC A (1 11) : ADB (111) (1 11) E (1 11) : ADE D y (1 11) (111) C y B x x
Ảnh Laue có thể có 10 Tính đối cao hơn kiểu đối xứng khác nhau xứng của Tính đối Tinh thể có mặt phẳng đối xứng m chứa phương tia X ảnh Laue xứng của tinh thể Ảnh Laue đối xứng Lớp m qua đường thẳng  phim Ảnh Laue luôn có tâm đối xứng Tinh thể vừa có trục đối xứng, vừa có mặt đối xứng Tinh thể không có trục đối xứng Lớp 2m, nào (hay trục bậc 1) 3m, 4m, 6m Ảnh Laue không có tính đối xứng Tinh thể có các trục Ảnh Laue có trục đối xứng nằm dọc đối xứng bậc 2, 3, Lớp 2, 3, 4, 6 theo tia X 4, 6 nằm  phim Lớp 1
Các lớp đối xứng Laue và đặc điểm đối xứng của ảnh Laue với hướng tia tới dọc theo các trục khác nhau của tinh thể Với tinh thể lập phương, để phân biệt lớp m3 và m3m, cần chụp thêm 1 phim với chùm tia tới hướng theo trục [111]
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Khắc Bình – Bài giảng Cao học Vật lý Ứng dụng học phần Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn. 2. Lê Khắc Bình, Nguyễn Nhật Khanh – Giáo trình Vật lý Chất rắn, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia, 2001. 3. Lê Công Dưỡng – Kỹ thuật phân tích cấu trúc bằng tia Rontgen, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1974.
CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI