вырожденное состояние электрона

4,95 Mb. страница4/17Дата конвертации28.09.2011Размер4,95 Mb.Тип Смотрите также:       4               W 2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛА Основная задача, стоящая при исследовании структуры кристалла, определение взаимного расположения атомов в пространст]венной решетке кристалла. Наибольшую информацию о структуре кристалла можно получить с помощью дифракционных методов рентгено-, электроно- и нейтронографии и электронной микроско]пии. В последнее время к ним добавились протонография и месс-бауэрография и были созданы так называемые «прямые методы», позволяющие получить с помощью ЭВМ изображение структуры исследуемого кристалла. Наиболее известный метод определения структуры кристалла рентгеновский. Успешному развитию рентгеноструктурного анализа способствовала соизмеримость длины волны рентгеновских лучей с межатомными расстояниями в решетке. При прохождении рентге]новских лучей через кристаллическую решетку они испытывают дифракцию. Рассмотрим взаимодействие электромагнитной волны рентгеновского излучения с атомом вещества. В однородном электриче]ском поле происходит поляризация атома, т. е. разделение положи]тельных и отрицательных зарядов. В постоянном поле поляризация стационарна, но если поле переменно, то поляризация меняется в соответствии с частотой, в результате чего возникают колебания положительных и отрицательных зарядов (рис. 2.23). Благодаря индуцированному колебательному движению зарядов атом рассеивает падающее на него электромагнитное излуче]ние. Колеблющиеся друг относительно друга заряды излучают электромагнитные волны с такой же частотой, с какой они сами колеблются. Излучаемые волны распространяются по всем направлениям {рис. 2.24). Процесс поглощения и испускания волн называют рассеянием или дифракцией падающих рентгеновских лучей. Каждый атом решетки становится источником излучения. Волны, излучаемые атомами, в результате интерференции могут ослабляться и усиливаться. Ослабление и усиление волн зависит только от расстояния между атомами и от частоты падающего излучения. Интерферирующие лучи усиливают друг друга в том случае, если разность их хода равна целому числу длин волн. Общие условия дифракции рентгеновских лучей в реальных кристаллах сформулиро- 44 вали английские физики У. Г. Брэгг, У. А. Брэгг и независимо от них русский кристаллограф Ю. В. Вульф. На систему параллельных атомных плоскостей с межатомным расстоянием d под углом 0 падает пучок рентгеновских лучей с дли-пой волны А. Под тем же углом возникает пучок отраженных лучей (рис. 2.25). Интенсивность отраженных лучей имеет заметную ве- личину в том случае, если лучи, отраженные разными плоскостями, в результате интерференции усиливают друг друга. Разность хода лучей MON и M'0'N' равна PO'+O'Q, причем PO'=O'Q {ММ' фронт падающих лучей, NN' фронт отраженных лучей, a OP М'О', OQ 0'N'). Из прямоугольного треугольника 00'Р находим, что PO' = d sinO. Разность хода лучей составит 2dsin0. Для интерференционного усиления должно выполняться условие 2dsin0.= n k, называемое условием Вульфа Брэгга, где n порядок отражения. Каков бы ни был угол падения рентгеновских лучей и порядок отражения, всегда найдутся длины X волн, удовлетворяющие условию Вульфа Брэгга. Только такие волны с такими значениями длины могут отражаться от рассматриваемых атомных плоскостей. Эффективными, с точки зрения отражения, являются только такие плоскости, па которых частицы, образующие кристалл, расположе]ны достаточно часто. Дифракционную картину можно рассматри]вать как совокупность рентгеновских лучей, претерпевших отраже- 45 ние на таких атомных плоскостях. Условие Вульфа Брэгга является основой для расчетов в методе рентгеноструктурного анализа кристаллов. Если направить на кристалл поток рентгеновских лучей и поместить за кристаллом фотопластинку, то на ней появятся отдель]ные пятна (рис. 2.26). Это дифракционная картина рентгеновских лучей. Каждому элементу и каждому химическому соединению со]ответствуют определенные пространственные решетки и, следова]тельно, своя рентгеновская интерференционная картина, завися]щая от структуры кристалла. Изучая взаимное расположение пятен или линий на пластинке и измеряя их интенсивность, можно припи]сать принадлежность данной рентгенограммы определенному эле]менту. Полный рентгеноструктурный анализ выполняется в строгой последователь]ности. Вначале определяют симметрию кристалла, затем размеры элементарной ячейки и тип кристаллической решетки. Далее рассчитывают число атомов в элементарной ячейке и после этого находят координаты атомов в кристалле путем измерения интенсивности рентгеновских лучей, от которой зависит степень почернения п

Гаркуша Ж. М. Г20 Основы физики полупроводников: Учебник для техни]кумов 2 чел. помогло.

W 2.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛА - Гаркуша Ж. М. Г20 Основы физики полупроводников: Учебник для техни]кумов