Рентгеноструктурный анализ занимается изучением строения тел из атомов и молекул. Он основан на том, что рентгеновские лучи рассеиваются электронами, окружающими атомы, которые в кристаллическом теле образуют естественную дифракционную решетку для рентгеновского излучения. В настоящей книге, написанной выдающимся французским ученым, подробно рассмотрены почти все разделы рентгеноструктурного анализа. Наряду с изложением таких классических вопросов, как свойства и способы получения рентгеновских лучей, порошковые рентгенограммы и др., автор большое внимание уделяет вопросам, отсутствующим в других книгах: дифракции рентгеновских лучей на несовершенных кристаллах и на аморфных телах, рассеянию рентгеновских лучей под малыми углами.
Книга рассчитана на самый широкий круг научных работников и студентов старших курсов вузов. Ее можно особенно рекомендовать работникам промышленных и отраслевых лабораторий, занимающимся рентгеноструктурным анализом или желающим применить его в своей работе.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора ..................................................... 11
Из предисловия автора ..................................................... 13
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ
Глава 1. Общие свойства рентгеновских лучей.............................. 17
§ 1. Природа рентгеновских лучей ...................................... 17
1. Геометрическая оптика рентгеновских лучей (18) 2. Поляризация рентгеновских лучей (19). 3. Источники рентгеновских лучей (19). 4. Определение интенсивности рентгеновского излучения (20).
§ 2. Процесс образования рентгеновских лучей ........................... 21
1. Непрерывный спектр (21). 2. Спектр характеристических линий (22). 3. Сравнение непрерывного и линейчатого спектров (26).
§ 3. Взаимодействие рентгеновских лучей и вещества .................... 27
1. Поглощение рентгеновских лучей и фотоэлектрический эффект (28).
2. • Флуоресцентное излучение (33). 3. Рассеяние рентгеновских лучей (34).
§ 4. Регистрация рентгеновских лучей ................................... 43
1. Флуоресцирующие экраны (43). 2. Фотографическое действие рентгеновских лучей (44). 3. Ионизационная камера (47). 4. Счетчик Гейгера— Мюллера (49). 5. Новые детекторы рентгеновских лучей (52). § 5. Физиологическое действие............................................ 53
Литература ............................................................ 54
Глава 2. Источники рентгеновских лучей.................................. 55
§ 1. Рентгеновская трубка....................................i.......... 55
1. Отпаянная трубка Кулиджа (55). 2. Требования, предъявляемые к отпаянной трубке (57). 3. Разборная трубка Кулиджа (58). 4. Трубки с вращающимся антикатодом (60). 5. Острофокусные трубки (62). 6. Ионные трубки (66)-.
§ 2. Электрические генераторы........................................... 67
1. Сравнение генераторов постоянного и переменного напряжения (68).
2. Схемы генераторов для рентгеновских трубок (69). 3. Органы управления и контроля (70).
Литература ............................................................ 71
ЧАСТЬ ВТОРАЯ ЭЛЕМЕНТЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ И ТЕОРИЯ ДИФРАКЦИИ
Глава 3. Элементы кристаллографии и теория дифракции рентгеновских
лучей на кристаллах ........................................... 75
§ 1. Опыт Лауэ ........................................................ 75
§ 2. Основные положения учения о кристаллах .......................... 75
1. Кристаллические решетки (76). 2. Симметрия кристаллов (82).
§ 3. Отражение рентгеновских лучей семейством плоских сеток ........... 90
1. Уравнение Брэгга для случая примитивной решетки (90). 2. Замечания по уравнению Брэгга (92). 3. Кристалл с несколькими атомами в элемен-
тарной ячейке (94). 4. Принцип точного определения длин волн и межплоскостных расстояний (96).
§4. Дифракция на кристаллической решетке. Общая теория............. 98
1. Обратная решетка (98). 2. Общие условия дифракции на кристалле с простой решеткой (101). 3. Построение Эвальда (103). 4. Применение построения Эвальда (104). 5. Кристалл с базисом. Структурный фактор для плоскости решетки (107). 6. Пример вычисления структурного фактора (109).
§ 5. Более детальная характеристика типов кристаллических решеток и их
обратных решеток .................................................. 109
1. Кубическая система (110). 2. Гексагональная решетка (112). 3. Триго-нальная (или ромбоэдрическая) система (115). 4. Тетрагональная, или квадратная, система (118). 5. Ромбическая система (118). 6. Моноклинная система (118). 7. Триклинная система (119). 8. Плотнейшая упаковка атомов (119). 9. Размеры атомов и ионов (120).
§ 6. Интенсивность дифрагированных пучков ............................. 121
1. Интенсивность излучения, рассеиваемого весьма малым кристаллом (121). 2. Отражающая способность кристалла (123). 3. Вычисление отражающей способности малого кристалла (124). 4. Отражающая способность идеального кристалла. Динамическая теория (128). 5. «Мозаичный» кристалл (132). 6. Поправки на первичную и вторичную экстинкцию (133). 7. Заключение (134).
§7. Определение структуры кристалла по его дифракционным картинам ..... 136
1. Число атомов в ячейке (137). 2. Определение пространственной группы (137). 3. Связь между обратным пространством кристалла и его структурой (138). 4. Функция Паттерсона (141).
Литература .......................................................... 142
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
Глава 4. Рентгенограммы кристаллических порошков. Различные методы .. 147
§ 1. Метод Дебая—Шеррера ............................................. 148
1. Принципы устройства камеры Дебая—Шеррера общего назначения (150).
2. Детали устройства камеры Дебая—Шеррера (157). 3. Рентгеновская трубка—камера Дебая—Шеррера как единый механизм (153). 4. Паразитическое рассеяние (160). 5. Специальные камеры Дебая—Шеррера (162).
§ 2. Другие методы получения порошковых рентгенограмм................ 163
1. Аппаратура для работы на отражение (163). 2. Фокусирующие камеры (164). 3. Трубка и фокусирующая камера как единое целое (166). 4. Камеры обратной съемки (167).
§ 3. Съемка порошковых рентгенограмм на строго монохроматическом излучении .............................................................. 169
1. Монохроматор с изогнутым кристаллом (171). 2. Регулировка монохро-матора (175). 3. Рентгеновская камера. (176). 4. Устранение паразитического рассеяния (177). 5. Некоторые замечания по монохроматическим рентгенограммам (178). 6. Конструкция рентгеновской камеры-монохрома-тора (181). 7, Точечный монохроматор (182). 8. Области применения монохроматических рентгенограмм (183).
§ 4. Дифрактометр со счетчиком Гейгера—Мюллера....................... 184
1. Принципиальная схема дифрактометра (184). 2. Конструкция днфрак-тометра (185). 3. Сравнение с фотографическим методом (190).
Литература ............................................................ 191
Глава 5. Интерпретация порошковых рентгенограмм ...................... 193
§ 1. Измерение положения линий •....................................... 193
1. Расчет межплоскостных расстояний (195). 2. Прецизионные измерения параметров кристаллов с известной решеткой (197). 3. Измерение межплоскостных расстояний при помощи дифрактометра со счетчиком (201). 4. Поправка на преломление (202).
§ 2. Определение кристаллической решетки по порошковой рентгенограмме ... 202 1. Испытание кубической решетки (203). 2. Испытание гексагональной и тетрагональной решеток (204).
§ 3. Интенсивность линий порошковой рентгенограммы ................... 208
1. Интенсивность дифракционных линий, создаваемых маленьким объемом кристаллического порошка (208). 2. Интенсивность линий Дебая—Шер-рера в зависимости от схемы съемки (210). 3. Интенсивность линий в схеме на отражение. Случай дифрактометра (213). 4. Экспериментальное измерение интенсивности лини и (214).
§ 4. Применение формул интенсивности .................................. 215
1. Случай простой решетки (215). 2. Кристалл со сложной ячейкой (218).
§ 5. Внешние особенности линий Дебая—Шеррера ....................... 220
Литература ............................................................ 221
Глава 6. Рентгеновская съемка монокристаллов .......................... 222
§ 1. Метод вращающегося кристалла ....'................................ 222
1. Принцип метода (222). 2. Описание аппаратуры и ее регулировки (225) 3. Нахождение индексов дифракционных пятен (226). 4. Рентгеновский гониометр (233). 5. Использование счетчика Гейгера—Мюллера (235). 6. Паразитические рассеяния и дифракция (236).
§ 2. Определение структурных факторов................................. 236
§ 3. Рентгенограммы Лауэ............................................... 239
1. Принцип и аппаратура (239). 2. Геометрическая схема получения лауэ-граммы (241). 3. Индицирование пятен рентгенограммы (243). 4. Интенсивности пятен Лауэ (247). 5. Форма пятен Лауэ. Геометрия отраженных пучков (247). 6. Эффекты непрерывного спектра на порошковых рентгенограммах и рентгенограммах вращения кристалла (251).
§ 4. Рентгенографирование в расходящемся пучке ........................ ' 252
1. Принцип метода (252). 2. Экспериментальное осуществление (254).. 3. Применение рентгенограмм Коселя (256).
§ 5. Методы получения изображения кристалла .......................... 257
1. Установка с использованием полихроматического излучения (257).
2. Установки с использованием монохроматического излучения (259). Литература ............................................................ 261
ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДОВ РЕНТГЕНОГРАФИИ
Глава 7. Изучение кристаллической текстуры............................. 265
§ 1. Определение кристалличности вещества.............................. 265
§ 2. Величина элементарных кристалликов, образующих поликристалл-- 267
§ 3. Определение ориентировки кристалла с известной структурой ........... 272
1. Метод лауэграммы на прохождение (272). 2. Метод обратных лауэграмм (277). 3. Определение ориентировки кристалла при помощи монохроматического излучения (282). 4. Точное определение ориентировки кристалла (283). 5. Взаимная дезориентировка плоских сеток в несовершенном кристалле (283). 6. Случай небольших дезориентировок. Сфокусированные лауэграммы (286).
§ 4. Текстура поликристаллических образцов.............................. 288
1. Рентгенограмма волокна или рентгенограмма Поляни (288). 2. Сложная текстура волокна (292). 3. Текстура волокна с привилегированной плоскостью (292). 4. Общий случай. Полюсные фигуры (294). Литература ............................................................ 304
Глава 8. Применения порошковых рентгенограмм ........................ 306
§ 1. Рентгенографический анализ ........................................ 306
1. Практика получения рентгенограмм (307). 2. Качественный рентгенографический анализ (309). 3. Количественный рентгенографический анализ (315).
§ 2. Приложения прецизионных измерений параметров кристалла ......... 320
1. Количественный анализ твердого раствора (320). 2. Определение границы растворимости одного металла в другом (321). 3. Сравнение вычисленных и измеренных удельных весов (плотностей) (322).
§ 3. Измерение внутренних напряжений в металлах ...................... 324
1. Принцип метода (324). 2. Аппаратура (325). 3. Расчет напряжений по измерениям межплоскостных расстояний (326). 4. Причины ошибок
при измерении напряжений (330). 5. Области применения рентгенографического метода (332). Литература ............................................................ 334
Глава 9. Ячейки с базисом; упорядоченность в твердых растворах........ 335
§ 1. Сверхструктура в решетке твердого раствора ........................ 335
§ 2. Измерение степени упорядоченности на дальнем расстоянии........... 338
§ 3. Упорядоченность в твердых растворах, состав которых не соответствует формуле идеально упорядоченных ............................. 340
Литература ............................................................ 342
ЧАСТЬ ПЯТАЯ
ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ НЕСОВЕРШЕННЫМИ КРИСТАЛЛАМИ И АМОРФНЫМИ ТЕЛАМИ
Глава 10. Общая теория дифракции рентгеновских лучей телами с произвольной структурой ................................................ 345
§ 1. Формулы для амплитуды дифрагированного излучения ............... 345
§ 2. Формулы для интенсивности дифракции ............................ 347
§ 3. Средняя величина функции IN(s) в обратном пространстве............... 351
§ 4. Дифракция от статистически однородного объекта.................... 353
1. Вычисление функции Jg(x) для неограниченного однородного объекта (353). 2. Дифракция однородным ограниченным объектом (356).
§ 5. Частный случай изотропного объекта ............................... 363
1. Предельное значение интенсивности дифракции по направлению к малым углам (364).
§ 6. Формула Дебая для порошковых рентгенограмм ..................... 366
§ 7. Дифракция группой частичек ....................................... 368
Литература ............................................................ 369
Глава 11. Дифракция рентгеновских лучей аморфными телами — газами,
жидкостями, стеклообразными телами .......................... 371
§ 1. Дифракция идеальным газом........................................ 371
1. Одноатомный газ (371). 2. Смесь одноатомных идеальных газов (373).
3. Многоатомный идеальный газ (373). 4. Экспериментальное измерение дифракции в газе (375).
§ 2. Дифракция в реальном газе, жидкости или стеклообразном теле.......... 376
1. Случай совокупности идентичных атомов (376). 2. Функция распределения Р(х) для различных аморфных состояний (378). 3. Кольцо на рентгенограммах жидкостей и твердых аморфных тел (384). 4. Многоатомные молекулы (385). 5. Экспериментальное изучение дифракции на жидких и аморфных телах (387).
§ 3. Заключение ........................................................ 390
Литература ............................................................ 390
Глава 12. Дифракция на кристаллах очень малых размеров ................ 392
§ 1. Элементарная теория. Формула Шеррера ............................. 392
§ 2. Интенсивность дифракции от малого кристалла ...................... 394
§ 3. Дифракционные линии от кристаллического порошка................. 398
1. Ширина линии (402). 2. Профиль линии (404).
§ 4. Ширина дифракционных пятен от кристаллического волокна........... 405
§ 5. Экспериментальное измерение ширины и профиля линий .............. 407
Литература ............................................................ 412
Глава 13. Дифракция на несовершенных кристаллических решетках ........ 413
§ 1. Кристаллические несовершенства 1-го и 2-го рода.................... 413
§ 2. Общие формулы дифракции несовершенным кристаллом, выводящиеся
из представлений о средней решетке................................. 415
1. Несовершенства, вызывающие расширение областей отражения. Выражение для профиля дифракционных порошковых линий (420). 2. Выражение интенсивности диффузного рассеяния (422t. 3. Интерпретация результатов диффузного рассеяния от несовершенных кристаллов (424).
4. Частный случай беспорядка плоскостного или линейного (426).
Цена: 500руб.
