Dè th 'ann an X-ray diffraction?

Tha an aiste seo ag innse mu leithid a rud X-ray diffraction. Tha e a 'mìneachadh an corporra bunait iongantas seo agus tagradh aige.

Technology leasachadh stuthan ùra

Ùr-ghnàthachadh, nanotechnology - gluasad an t-saoghal ùr. Naidheachdan làn de aithisgean mu dheidhinn mach stuthan ùra. Ach beagan dhaoine a 'tuigsinn dè mhòr rannsachadh uidheam saidheans a dh'fheumas a chruthachadh co-dhiù beag a leasachadh ann an teicneòlasan a th' ann. Aon de na bunaiteach phenomena a 'cuideachadh dhaoine ann, - X-ray diffraction.

cruth de rèididheachd tarraingeach

Airson rannsachaidh, bu chòir a bhith air a shoilleireachadh a leithid cruth de rèididheachd tarraingeach. Sam bith a 'gluasad fo chasaid bhuidheann cruthachadh timcheall fhèin an dealan-achadh. Raointean seo pervade uile timcheall air, eadhon an Vacuum de Deep Space nach eil an-asgaidh bho orra. Ma leithid ann an achadh, Buairidhean an àm a tha comasach air Craobh-sgaoileadh ann an àite, tha iad a ghairm cruth de rèididheachd tarraingeach. A chleachdadh gus bun-bheachdan a 'mìneachadh mar wavelength, tricead agus a cumhachd. Dè lùth intuitively soilleir, agus wavelength - astar eadar-ionann ìrean (me, eadar dà ri taobh stùcan). Tha an àrd-ìre wavelength (tricead agus mar sin), nas lugha na lùth. Recall, tha na bun-bheachdan a dh'fheumas a 'mìneachadh dè an X-ray diffraction aithghearr agus soilleir.

speactram eileagmagnatach

A h-uile caochladh dealan-ghathan a 'freagairt gu sònraichte air an sgèile. A rèir a 'wavelength,-dhealachadh (as fhaide bho a giorra):

• rèidio tonn;
• terahertz tonn;
• fo-dhearg tonn;
• wavelength ri fhaicinn;
• ultraviolet wavelength;
• X-ray wavelength;
• Gamma rèididheachd.

Mar sin, tha sinn a bheil ùidh ann an rèididheachd a tha glè bheag wavelength agus lùth as àirde (mar sin a tha e ris an canar uaireannan cruaidh). Uime sin, tha sinn a 'tighinn dhan tuairisgeul dè an X-ray diffraction.

Tha tùs an X-ray

Tha an àrd-ìre na rèididheachd lùth, bu chruaidhe a tha e ga fhaighinn artificially. A 'sgaoileadh teine, an neach a' faighinn tòrr de rèididheachd fo-dhearg, oir tha e 'tar-aiseag teas. Ach gun robh X-ray diffraction air spàsail structar, tha e riatanach tòrr obair chruaidh. Mar sin, seo an seòrsa cruth de rèididheachd tarraingeach a sgaoileadh, ma tha a 'bualadh a-mach an electron bho shligean de dadam, a tha faisg air an cridhe. Electrons tha suidhichte gu h-àrd, a 'feuchainn ri lìonadh a-steach an toll, an atharraichidhean agus a' toirt seachad X-ray photons. Cuideachd fo throm a 'cleachdadh nam breicichean pìosan de chasaid a bhith a' chuideam (me, electrons) a chruthachadh le sin àrd lùth ghathan. Mar sin, tha an X-ray diffraction air an criostal chliath a tha an cois an caiteachas mòr gu leòr uiread de lùth.

Ann an gnìomhachais sgèile, rèididheachd seo mar a leanas:

1. Tha cathode emits electrons le àrd-nuadhachail.
2. Dealanach a 'coimhead an anode stuth.
3. Electron leigeas às an astar mòr (e emits x-ghathan).
4. Ann an cùis eile, an electron Knocks retarding an Particle le ìosal reul-chuairt na dadam an anode stuth, a tha cuideachd a 'gineadh an X-ghathan.

Tha e cuideachd riatanach a bhith a 'tuigsinn sin, mar sam bith eile cruth de rèididheachd tarraingeach ann an X-ray a tha aca fhèin air an raon. Tha e a 'dol seo rèididheachd air a chleachdadh fad is farsaing gu leòr. Fios aig gach neach gu bheil cnàimh briste no a 'cruthachadh nan sgamhanan a' coimhead airson cuideachadh leis an x-ghathan.

Crystal structar

A-nis tha sinn air tighinn faisg air dè a tha an dòigh X-ray diffraction. Gus seo a dhèanamh, a 'mìneachadh structar an cruaidh. Ann an saidheans, làidir corp-ainm a tha stuthan ann Crystalline stàite. Wood, crèadha no glainne cruaidh, ach tha iad a dhìth air a 'phrìomh rud: àm gu àm structar. Ach a bheil criostalan iongantach seo seilbh. Tha fìor ainm an iongantas seo anns a brìgh. A 'chiad dh'fheumas sibh a' tuigsinn gum ann an criostal dadaman a tha stèidhichte gu daingeann. Fios eatorra tha sònraichte ceum elasticity, ach tha iad ro làidir, gus am bi an urrainnear dadaman a 'gluasad taobh a-staigh a' chliath. A leithid episodes tha comasach, ach le glè làidir taobh a-muigh buaidh. Mar eisimpleir, ma bhios na meatailt criostal crùbadh, air an cruthachadh ann am puing easbhaidhean de dhiofar sheòrsaichean: ann an cuid de dh'àiteachan atam a 'fàgail a' chathair, a 'cruthachadh suidheachadh, ann eile - tha e air a ghluasad anns an t-suidheachadh ceàrr, a' dèanamh ghaoid a-steach. Anns a 'bhuaile criostal a' call a caol criostal structar, tha e glè lochdach, fuasgailte. Mar sin, 'ùire, a bha uaireigin unbent, tha e nas fheàrr gun a bhith a' cleachdadh, mar a tha meatailt air chall air na feartan aca.

Ma tha na dadaman rigidly stèidhichte, chan urrainn dhaibh a bhith air an suidheachadh an coimeas ri chèile aig thuaiream mar ann an lionntan. Feumaidh iad fhèin a chur air dòigh gus lùghdachadh an lùth aca eadar-obrachadh. Mar sin, na dadaman air an cur an chliath. Anns gach fear de na arrays a thaisbeanadh a 'char as lugha seata de dadaman a chur air dòigh ann an dòigh shònraichte ann an àite, - aonad cealla a' chriostail. Ma tha a h-uile ga chraoladh, is e sin, a chur còmhla an iomall ri chèile le bhith a 'gluasad ann an sam bith, gheibh sinn fad an criostal. Ach, b 'fhiach e cuimhneachadh gur e seo - mhodail. Tha criostal fìor sam bith a rèiteach, agus eadar-theangachadh gu tur neo-mhearachdach e cha mhòr do-dhèanta a choileanadh. Nuadh-sileacon memory-eileamaidean a tha faisg air leth freagarrach criostalan. Ach, tha an toradh a 'cur feum mòr de lùth agus goireasan eile. Anns an deuchainn-lann saidheans a tha dealasach structaran de dhiofar seòrsaichean, ach mar riaghailt, cosgais gan cruthachadh, gan a tha ro mhòr. Ach saoil a 'gabhail ris gu bheil a h-uile criostalan a tha freagarrach: sam bith an aon dadaman Thèid suidhichte aig an aon astair bho chèile. A leithid structar Canar chliath.

Sgrùdadh structar criostalan

Is ann air sgàth seo gu dearbh a dh'fhaodas a bhith X-ray diffraction air criostalan. Tha àm gu àm structar criostalan a 'cruthachadh ann an cuid de na plèana anns a bheil barrachd na ann an dadaman eile stiùiridhean. Uaireannan tha iad sin air a thoirt chliath plèana co-chothromachd, uaireannan - co-rèiteachadh na dadaman. Tha gach plèana a shònrachadh air a sònrachadh. Astar eadar na plèanaichean e glè bheag: an òrdugh grunn angstroms (cuimhne angstroms - 'S e 10 ^-10 m 0.1 no nanometer).

Ach, na plèanaichean ann an aon sam bith a stiùireadh ann an criostal fìor, eadhon fìor bheag crannchur. X-ray diffraction mar an dòigh seo a 'cleachdadh dearbh: uile nan tonn a dh'atharraich an stiùireadh air na plèanaichean ann an aon stiùireadh, a tha a chrìochnachadh, a' toirt an toradh chomharran e soilleir gu leòr. So-saidheans urrainn obraich a-mach dè na raointean a tha suidhichte taobh a-staigh an criostal sin plèanaichean, agus tha iad breth air an taobh a-staigh structar a 'chriostail structar. Ach, a-mhàin an dàta nach eil gu leòr. A thuilleadh air an ceàrn deònach, feumaidh fios a bhith air an astar eadar na plèanaichean. Without e, gheibh sibh na mìltean de modailean eadar-dhealaichte de structar, ach chan eil fhios air an dearbh fhreagairt. Air mar saidheans ag ionnsachadh mu dheidhinn an t-astar eadar na plèanaichean a thèid a dheasbad gu h-ìosal.

diffraction iongantas

Tha sinn mu thràth air a thoirt seachad corporra bunait dè an X-ray diffraction air spàsail cliathach na criostalan. Ach, chan eil sinn fhathast a 'mìneachadh brìgh an annas diffraction. Mar sin, diffraction - a tarraing stuadhan (a 'gabhail a-steach dealan-) cnapan-starra. Iongantas seo coltach a bhith a bhriseas na laghan sreathach optics, ach chan eil e. Tha e gu dlùth ceangailte ris a 'bhacadh sam bith agus an tonn feartan, leithid photons. Ma tha an solas frith-rathad a 'fhiach e an cnap-starradh, air sgàth diffraction de photons urrainn "a' faicinn" timcheall air an oisean. Dè cho fada ri gluasad bho stiùireadh solas propagation dìreach an crochadh air meud na cnapan-starra. Tha nas lugha na chnap-starradh, nas lugha na bu chòir a bhith fad an dealan tonn. 'S e sin carson a tha an X-ray diffraction air aon criostalan le bhith a' cleachdadh leithid thuinnean goirid: astar eadar plèanaichean e glè bheag, Optical photons tha dìreach nach "fhaighinn tro" eatorra, agus a-mhàin air a nochdadh bhon uachdar.

Leithid de bheachd a tha fìor, ach tha e air a mheas ro chumhang ann an nuadh-saidheans. Airson leudachadh air a mìneachadh, cho math ri eòlas coitcheann làthair dòighean Foillsicheadh diffraction tonn.

1. Atharrachaidhean ann an structar spàsail tonn. Mar eisimpleir, an ceàrn nan tonn 'leudachadh air an sail a sgaoileadh no claonadh tonn àireamh nan tonn ann an cuid de roghainn stiùireadh. 'S e seo gu clas phenomena co-cheangailte ris a' cromadh nan tonnan cnapan-starra.
2. Leudachadh tonn ann an speactram.
3. Ag atharrachadh polarization nan tonn.
4. Conversion tonn ìre structar.

Tha annas diffraction, còmhla ri uallach airson bhacadh gu bheil stiùireadh nan solas saile aig cumhang beàrn air a chùlaibh sinn a 'faicinn nach' eil aon, ach iomadh solas na suidheachaidhean brosnachail. Faide na 'chuid as motha a-mach à meadhan an beàrn, an àrd-ìre an òrdugh. Cuideachd, nuair a cheart cruthachadh deuchainn sgàil gnàthach fuaigheal needle (nàdarra tana) a roinn ann an grunnan còmhlain, anns an needle dìreach a 'faicinn solas a' char as motha, chan eil an ìre as lugha.

Formula Bragg

Tha sinn mu thràth air ainmeachadh gu bheil a 'chuairt dheireannach chomharran a chur ris bho gach x-ghath photons a tha a' nochdadh bho na plèanaichean leis an aon leathad taobh a-staigh an criostal. Ach dìreach obrachadh a-mach structar a 'toirt cothrom cudromach eile a mheas. Without bhiodh e gun fheum X-ray diffraction. Bragg foirmle a 'coimhead mar seo: 2dsinƟ = nλ. An seo, d - an astar eadar na plèanaichean leis an aon ceàrn deònach, θ - shleamhnach ceàrn (Bragg ceàrn), no an ceàrn tricead ris a 'plèana, n - òrdugh an diffraction stùc, λ - wavelength. Bhon tha e ainmeil dìreach mar a tha an X-ray speactram a chleachdadh airson dàta togail agus a 'cheàrn aig a bheil solas a' tuiteam, tha am foirmle seo a 'leigeil dhuibh obrachadh a-mach an luach d. Beagan os cionn a thubhairt sinn, as aonais an fhiosrachaidh seo ceart fhaighinn structar a 'chùis e do-dhèanta.

Nuadh cleachdadh X-ray diffraction

Tha ceist ag èirigh: ann an cùisean dè dh'fheumas sgrùdadh seo, chan eil eòlaichean-saidheans air an da-rìribh a bhith a 'rannsachadh na h-uile an t-saoghail structar, agus' s dòcha gu h-àraidh ann an dèanamh de stuthan ùr a-steach dhaoine nach eil, dè an seòrsa toraidhean bidh iad? Ceithir freagairtean.

1. Seadh, tha fios againn phlanaid againn a tha math gu leòr. Ach a h-uile bliadhna tha ùr mèinnirean. Uaireannan, bha iad eadhon a 'moladh an structar chan obraich gun X-ghathan.
2. Tha mòran luchd-saidheans a 'feuchainn ri piseach a thoirt air na feartan stuthan a th' ann. Tha iad sin a bheil stuthan a smachdachadh gu diofar sheòrsaichean leigheis (Brùthadh, Teòthachd, leusairean agus an leithid. D.). Uaireannan ann an structar aca a chur ris no a thoirt air falbh bho eileamaidean e. Tuigsinn dè taobh a-staigh ath-eagrachadh aig an aon àm a chumail, bidh X-ray diffraction air criostalan.
3. Airson cuid de thagraidhean (me, airson leusair gnìomhach meadhanan, cuimhne cairtean, Optical eileamaidean de na Amharc siostam) criostalan a dh'fheumas cumail ceart. Mar sin, tha an structar aca fheuchainn a 'cleachdadh an dòigh seo.
4. X-ray diffraction - 'S e seo an aon dòigh air faighinn a-mach cia mheud agus dè a thachair anns a' tuigseach ìrean ann multicomponent siostaman. Eisimpleirean de leithid siostaman dòcha a 'frithealadh mar eileamaidean de nuadh ceramic teicneòlas. Tha làthaireachd neo-mhiannaichte ìrean dòcha gum feumar droch bhuaidh.

rùm gnìomhan

Tha mòran dhaoine air faighneachd: "Carson a tha sinn a 'mhòr amharclann reul an Talamh, carson a dh'fheumas sinn The Rover, ma daonnachd fhathast cha robh fuasgladh fhaighinn air na duilgheadasan bochdainn agus chogadh?"

Faodaidh gach neach-argamaidean aca a lorg "airson" agus "aghaidh", ach tha e follaiseach gu chinne- dhaoine a dh'fheumas a bhith ann an aisling.

Uime sin, a 'coimhead air na rionnagan, faodaidh sinn a-nis a ràdh le cinnt gu bheil fios againn mun deidhinn barrachd is barrachd gach latha.

X-ghathan na pròiseasan a 'nochdadh ann am fànais, nach eil a' ruigsinn an uachdar ar planaid, tha iad a ghabhail thairis le àile. Ach 'phàirt seo den speactram eileagmagnatach tha tòrr dàta air àrd-lùth phenomena. Uime sin, innealan, a 'dèanamh x-ghath, bu chòir a chur taobh a-muigh na Talmhainn reul-chuairt. Tha an Stèisean ann an-dràsta an-dràsta ag ionnsachadh na nithean a leanas:

• air fhàgail de Supernova spreadhaidhean;
• ionadan galaxies;
• neutron reultan;
• dubh tuill;
• bualadh mòr rudan (galaxies, buidhnean de galaxies).

Iongnadh, airson caochladh phròiseactan cothrom do na stèiseanan a tha ri fhaotainn do dh'oileanaich agus fiù 's clann-sgoile. Ionnsaich iad a 'tighinn bho Deep Space x-ghath shailean: diffraction, bhacadh, speactram bhith na chuspair dhen ùidh aca. Agus cuid glè òg luchd-cleachdaidh na àite-amhairc a dhèanamh stèidhichte air na lorg. Tha meticulous leughadair dòcha, gu dearbh, argamaid a dhèanamh gu bheil rudeigin dìreach air àm ìomhaighean ann Dùmhlachdan-àrd gus beachdachadh agus a 'mothachadh seòlta fiosrachaidh. Agus gu dearbh, cho cudromach 'sa lorg, mar a riaghailt, a-mhàin a' tuigsinn an droch Reul-eòlaiche. Ach a leithid sin de chùisean a tha a 'brosnachadh dhaoine òga gus dèanamh cinnteach gu bheil caitheamh am beatha a' rannsachadh fànais. Agus an amas seo tha fhiach a leantainn.

Mar sin, a choileanadh Vilgelma Konrada Röntgen lorg cothrom air an òraidean eòlas agus cothroman eile ri smachd fhaighinn air planaidean.