Материал: Качанов Н.Н. Рентгеноструктурный анализ (поликристаллов) практическое руководство

генограммы способом, описанным ранее, затем проводится вычисле­ ние интенсивностей линий и сравнение результатов вычислений и

экспериментальных данных.

В качестве примера расчета рассмотрим индицирование рентгено­ граммы соединения GeFe2, обнаруженного при исследовании си­ стемы Fe—Ge. Съемка проводилась на Со-излучении. Соединение GeFe2 имеет структуру типа MgCu2. Подбор индексов для первых линий рентгенограммы позволил вычислить период решетки.

Вычисленные для определенных индексов (hkl) значения sintf сопоставлялись с экспериментальными. Сравнение дало' возможность проиндицировать линии на рентгенограмме, уточнить значение пе­

риода решетки и подтвердить правильность определения структуры

GeFe2. Для иллюстрации в табл. 11 приведены результаты измере­ ния рентгенограмм и построения теоретической рентгенограммы.

Графический способ определения значений-^-. В случаях, не тре­

бующих большой точности для нахождения значений-^-, можно при­

менить графический способ. Для этой цели необходимо предвари­ тельно построить график зависимости d = / (Г).

График строится для определенных условий (излучение, диаметр кассеты и диаметр образца), для чего рассчитывается теоретическая рентгенограмма для всех возможных значений I. При этом для углов скольжения й < 45—50° значениями I следует задаться

55

обычным путем. По полученным данным строится график d = / (Z).

Так как ошибка определения d зависит от угла скольжения, указанный график для разных интервалов значений должен быть построен в различных масштабах. Весь диапазон значений d можно

условно разбить на следующие интервалы: 5—3 кХ, 3—2 кХ,

2—1 кХ и 1—0,5 кХ. Для этих интервалов целесообразно принять масштабы соответственно 0,05 кХ; 0,01 кХ и 0,0005 кХ в 1 мм.

Для удобства пользования графики для каждого интервала

следует выполнять на отдельных листах миллиметровки. Подобный график дан на фиг. 15, пользование им ясно из фигуры. Для пользования подобным графиком при съемке на другом излу-

Пндицирование с помощью шаблонов. В практике заводских лабораторий нередки случаи, когда определение фазового состава вещества является широко применяемым методом исследования.

При этом целью исследования может являться качественное опреде­

ление наличия или отсутствия той или иной фазы в исследуемом объекте. В этих, не требующих большой точности определения, слу­ чаях можно существенно сократить трудоемкость анализа путем применения так называемых шаблонов.

56

Существо этого метода состоит в следующем.

Из рентгеновской пленки, с которой предварительно смывается

эмульсия, вырезаются полоски шириной 25—30 мм. Длина пленки должна соответствовать длине полной рентгенограммы. Проиндициро-

вав предварительно одним из изложенных выше методов рентгено­ грамму, на отдельную для каждой фазы половину прозрачной пленки в масштабе рентгенограммы наносят штрихи в местах, соответствую­ щих линиям той или иной фазы. Штрихи эти должны быть нанесены на обеих половинах рентгенограммы строго симметрично относи­ тельно одного штриха, являющегося центром шаблона. Высота штри­ хов должна соответствовать интенсивности линий фазы на рентгено­ грамме. Для различных диаметров камер и длин волн излучения

Рентгенограмма

Фиг. 16. Схема индицирования рентгенограммы с по­ мощью шаблона.

должны быть построены разные шаблоны. Поэтому на шаблоне, кроме названия фазы и индексов линий, должны быть написаны диаметр камеры и длина волны излучения, для которого построен шаблон. Такой шаблон показан на фиг. 16.

Индицирование с помощью шаблонов сводится к наложению шаблонов фаз на рентгенограмму. Если при наложении шаблона на рентгенограмму наблюдается совпадение штрихов, особенно наиболь­ ших штрихов шаблона (отвечающих наиболее ярким линиям), с ли­ ниями рентгенограммы, это означает, что в образце присутствует фаза, схему рентгенограммы которой изображает шаблон.

На фиг. 16 линии рентгенограммы совпали со штрихами линий

Следует отметить, что индицирование рентгенограмм с помощью

таблиц и шаблонов с использованием таблиц известных структур

является также разновидностью фазового анализа, которым часто пользуются на практике.

Определение ■й и d при индицировании рентгенограмм можно значительно ускорить путем применения специально изготовленных линеек (фиг. 17). На линейке отложены значения 2Ф в градусах. При изготовлении линейки измеряют диаметр кассеты, вычисляют

57

расстояние, соответствующее 1® в единицах й или 2'0’, и наносят рав­ номерную шкалу на полоску ватмана, пластмассы или металла.

Фиг. 17. Линейки для расчета рентгенограмм:

а — со шкалой для отсчета углов 2#; б — со шкалой для отсчета межплоскостных расстоя­ ний d.

Си Ка излучение-, шкала d

Фиг. 18. Линейка для отсчета углов 2-fr и межплоскостных расстояний d по кри­ вым интенсивности, полученным на ионизационной установке.

При построении линейки для определения d, кроме описанных выше операций, проводят расчет положения линий, соответствующих межплоскостным расстояниям, рассчитанным через определенные

58

интервалы при выбранном материале анода рентгеновской трубки. Полученная неравномерная шкала наносится на линейку (фиг. 17).

На фиг. 17 даны примеры определения угла 20 и d путем исполь­ зования специально построенных линеек.

При съемке на ионизационной установке можно применять ана­ логичные линейки, построенные для определенных материалов анода трубки, скорости счетчика и скорости бумаги. Метод определения 'О'

и d на кривых интенсивности изложен выше. На фиг. 18 дан пример применения линейки, построенной для Cu-излучения, скорости счет­

чика 2®/мин. и скорости бумаги 1200 мм/час.

Индицирование с помощью логарифмической линейки. С помощью логарифмической линейки с движком можно быстро и с большой точностью проводить следующие этапы расчета рентгенограмм материалов с кубической структурой, снятых на различных излу­ чениях (Ю. А. Багаряцкий):

1)нахождение углов скольжения О' при известном периоде решетки;

2)нахождение периода решетки по расположению линий на рентгенограмме;

3)нахождение длины волны при съемке известного вещества.

Для расчета на шкале тангенсов логарифмической линейки на-

X

носят отметки, соответствующие величинам — для характеристиче­

ских излучений. Для этого, как показано на фиг. 19, правый конец

шкалы тангенсов ставят против цифры 2 на нижней логарифмической шкале и отмечают точки, соответствующие длинам волн характери­ стических излучений.

После этого устанавливают движок линейки таким образом, чтобы отметка, соответствующая используемому излучению, нахо­ дилась против значения периода решетки материала на нижней

шкале (на фиг. 19 положение линейки соответствует рентгенограмме

О

алюминия а = 4,04 А, снятой на Cu-излучении). При этом положе­ нии линейки цифры на шкале квадратов соответствуют суммам квад­

ратов индексов; цифры на шкале синусов, стоящей под шкалой квадратов, соответствуют углам скольжения 'О'. На фиг. 19 стрел­ ками указаны значения (/г2 -f- к2 + ^2) и О' для рентгенограммы алюминия.

Полученные закономерности объясняются тем, что на линейке фактическц проводится решение уравнения Вульфа — Брэгга в ло­ гарифмических координатах:

При решении обратной задачи подбирают положение движка линейки, при котором против всех углов на шкале синусов, соответ­ ствующих линиям, полученным на рентгенограмме, на шкале квад­

ратов будут стоять целые числа. В этом случае против отметки на

59

ГЛАВА III

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННОГО РАСШИРЕНИЯ ЛИНИЙ НА РЕНТГЕНОГРАММАХ

Количественные измерения почернения линий на рентгенограм­ мах проводятся с помощью микрофотометров. Измерение почернений проводится фотоэлектрическим методом с визуальной регистрацией интенсивности светового луча, прошедшего через рентгеновскую пленку (микрофотометры МФ-2 и МФ-4), или с фотографической ре­ гистрацией (микрофотометр МФ-4). Описание конструкций микро­ фотометров и методы наладки приведены в заводских инструкциях, прилагаемых к приборам.

1. ТЕХНИКА ФОТОМЕТРИРОВАНИЯ РЕНТГЕНОГРАММ

Рентгенограмму, предназначенную для фотометрирования, по­ мещают в специальную рамку или между стеклами так, чтобы экваториальная линия пленки была параллельна продольному перемещению предметного стола.

Предварительно на расстоянии 2—3 мм по обе стороны от фото-

метрируемой линии, точно посередине поля рентгенограммы, а также и на краях рентгенограммы, делают наколы иглой или ставят точки.

Поперечным перемещением стола точки устанавливаются посере­ дине измерительной щели. Фокусируют эмульсионный слой и прове­ ряют параллельность экваториальной прямой продольному переме­

щению стола.

После этого пленку отводят таким образом, чтобы луч света проходил через отверстие в пленке. При закрытом затворе фото­ элемента проводят установку правильного положения конца шкалы (оо на логарифмической шкале), затвор открывают и ручкой прово­ дят установку начала шкалы (0 на логарифмической шкале).

В процессе работы необходимо периодически проверять поло­ жение нуля на шкале, так как часто наблюдается его смещение.

Для фотометрирования пленку устанавливают так, чтобы луч света проходил около одной из начальных точек, закрепляют винт, фиксирующий стол, и при перемещении стола микрометрическим

винтом через равные промежутки (обычно 0,05 или 0,10 мм) запи­ сывают показания шкалы.

62

Запись ведется до достижения второй точки на экваторе пленки, при этом обычно делают от 20 до 70 замеров.

В случае симметричной пленки рекомендуется фотометрировать

также и линию на противоположной стороне пленки, причем эта операция требует повторной проверки фокусировки на эмульсион­ ный слой.

Для автоматической записи кривых почернения на микрофото­ метре МФ-4 сначала необходимо выбрать масштаб записи и уста­ новить этот маштаб на стеклянной масштабной линейке.

Затем выбирают и устанавливают на редукторе электродвига­ теля скорость записи. Скорость записи выбирают такой, чтобы время действия сигнала на фотоэлемент было больше времени уста­ новления отсчета (равного для МФ-4 0,7 сек.).

Чувствительность прибора при записи такова, что полному отбросу светового пятна на пластинке соответствует отброс 600— 650 делений по миллиметровой шкале. Для удовлетворения этого условия необходимо ввести серые фильтры и круговой клин таким образом, чтобы отброс при прохождении светового луча через отвер­ стие пленки не превышал 600—650 единиц.

Точка начала записи грубо устанавливается на матовом стекле вращением маховичка и движением предметного стола. Точная установка начала отсчета проводится микрометрическим винтом, матовое стекло заменяют кассетой с фотопластинкой чувствитель­ ностью 30—60 единиц, включают электродвигатель и производят запись.

Путем смещения положения пулевой точки на одну пластинку можно записать несколько фотометрических кривых.

Увеличение микрофотометра выбирают в зависимости от вида линии, — широкие линии фотометрируют при малых увеличениях,

узкие — при больших. При верхних объективах с увеличением 6 и 12

берется нижний объектив 0,2, при верхнем объективе 21 и работе со сменными линзами берется нижний объектив 0,1. При замене объектива или включении одной из сменных линз фокусировку осве­ тительной щели приходится проводить заново. Получающееся при этом смещение изображения щели устраняется вращением винтов. При отсутствии больших дефектов в работе микрофотометра не сле­

дует изменять установку гальванометра, так как он установлен в положении, обеспечивающем наибольшую точность измерения. При необходимости замены гальванометра или фотоэлемента не­ обходимо вновь подобрать шунтирующее сопротивление гальвано­

метра, специально подобранное для пары.

Рентгенограмма, предназначенная для фотометрирования, должна

удовлетворять ряду условий. Поверхность рентгенограммы должна быть чистой, свободной от пыли и не содержать потемнений и изме­ нений цвета, возникающих при неправильной фотографической обра­ ботке или при длительном, хранении. Почернение линий на рентгено­ граммах не должно выходить за пределы 0,2—0,7, так как только в этих пределах соблюдается пропорциональность между почернением пленки и логарифмом интенсивности рентгеновского излучения.

63