Предлагаемая читателю книга является непосредственным продолжением книги «РентгеноструктурныЙ анализ» (Гостехиздат, 1950). Она посвящена рентгеноструктурному исследованию веществ, не являющихся монокристаллами.
Автор ставил перед собой задачу дать ответ на два вопроса: 1) как связать структуру аморфного, квазикристаллического, поликристалл и ческого тела с картиной рентгеновского рассеяния — ответу на этот вопрос посвящена 1-я часть книги; 2) какие экспериментальные данные получены методом рентгене структурного анализа в отношении всех классов веществ — этому вопросу посвящена 2-я часть книги.
Несмотря на то, что основной областью применения рентгеновского структурного анализа поликристаллов являются металлы и сплавы, богатейший опытный материал, имеющийся в этой области, изложен автором очень кратко. Это сделано вполне сознательно. На русском языке имеются превосходные монографии и учебные пособия, трактующие проблемы рентгеноструктурного анализа в металловедении: это «Рентгенография металлов» Г. С. Жданова и Я. С. Уманского, «Физические основы металловедения» Я. С. Уман-ского и соавторов, переводная книга Баррета «Структура металлов». Последние две книги вышли совсем недавно. Автор полагал излишним написание большой главы, которая была бы лишь конспектом этих книг, имеющихся в распоряжении советского читателя.
Маленькая глава о применении рентгеноструктурного анализа в металловедении написана не для металловедов, а для читателя, далекого от этой области, но желающего получить некоторое представление о рентгенографии металлов.
В то же время автор надеется, что лица, работающие в области металлов, найдут интересный для себя материал в 1-й части книги. Почти все главы, в которых излагается теория диффракции, содержат новый материал, например по расчету сверхструктур, исследованию порядка в сплавах, определению размеров зерен, измерению напряжений п т. д.
Значительно более подробное изложение применения рентгеноструктурного анализа к высокополимерным углеводородам, .целлулозе, белкам и т. д. продиктовано полным отсутствием литературы по этим вопросам.
За пределами книги осталась техника рентгеноструктурного эксперимента и расчетов, а также аппаратура. Этим вопросам будет посвящена специальная монография автора.
Книга предназначается для более широкого круга читателей, чем «Рентгенеструктурный анализ». Чтение первой части требует знакомства с гл. III «Рентгеноструктурного анализа». Вторая часть носит более самостоятельный характер и предъявляет наибольшие требования к физико-математическим знаниям читателя.
В процессе написания книги автор обращался за консультацией, а также с просьбой о предоставлении оттисков работ к ряду лиц. Приятным долгом автора является выражение всем этим лицам и прежде всего Я. С. Уланскому, В. М. Ровинскому, В. А. Кар-гину, В. И. Касаточкину, М. М. Уматгскому своей искренней признательности. Автору были очень полезны ценные советы и замечания рецензентов Б. Я. Пинеса и В. А. Карпова, которым он также выражает свою благодарность.
В соответствии со сказанным 1-я часть представляет собой по сути дела теорию диффракции рентгеновских лучей аморфными, кваз л кристаллическими и долнкристаллическими веществами. Материал, подлежащий включению в эту часть, было довольно легко ограничить.
Меньшей целостностью обладает часть 2-я книги. Экспериментальный материал, полученный методом рентгеновского анализа, находится в тесной связи с теориями строения вещества, а также с нерентгеновскими методами исследования вещества. Все же автор счел необходимым, имея в виду назначение книги, произвести как можно более строгое отделение рентгеновского эксперимента от сопряженных областей знания. Цель 2-й части книги — показать область применения рентгене структурного анализа, обрисовать достигнутые им успехи, охарактеризовать перспективы использования рентгеноструктурного анализа в области изучения строения всех веществ, но отнюдь не давать картину состояния структурной теории какой бы то ни было группы веществ. Задачи последнего типа должны решаться иными книгами, посвященными строению металлов или высокополимеров или неорганических веществ и т. д.; в таких книгах рентгеновские исследования займут подобающее им место, но не будут исключительным предметом изложения.
Именно поэтому данная книга не может претендовать на исчерпывающее описание структурных исследований какой бы то ни было группы веществ. Задачей автора был отбор лишь наиболее суще-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Принятые обозначения..................' 6
Предисловие.......................... 7
ЧАСТЬ!
РЕНТГЕНОВСКАЯ ДИФФРАКЦИЯ АМОРФНЫМИ, КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ И ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ
ТЕЛАМИ
Введение............................ 9
Глава I. Рассеяние изотропными системами......• . . , . 12
§ 1. Пути расчета структуры.........,....... 12
§ 2. Структурный анализ газов................ 19
§ 3. Структурный анализ жидкостей............. 22
§ 4. Структурный анализ конденсированных аморфных тел . . 27
Глава II. Системы из депей или слоев.............. 37
А. Цепи........................... 37
§ 1. Общая характеристика диффракционной картины..... 37
§ 2. Неориентированный дальний порядок одного измерения
(неориентированные цепи)................ 40
§ 3. Цилиндрические тела с периодической структурой вдоль
оси цилиндра...................... 43
Б. Слои........................... 45
§ 4. Одиночный слой..................... 45
§ 5. Зона слоев с осью, параллельной трансляционному вектору 47
§ 6. Система параллельных слоев............... 49
§ 7. Система беспорядочно ориентированных слоев...... 50
Глава III. «Монокристаллы» с ошибками в наложении слоев ... 59
§ 1. Формула интенсивности для системы полностью параллельных равноотстоящих слоев................ 59
§ 2. Отсутствие корреляция в наложении слоен........ 60
§ 3. Корреляция соседних слоев............... 64
§ 4. Корреляция с дальностью, равной двум слоям ...... 72
§ 5. Корреляция с дальностью в три слоя.......... 80
§ 6. Экспериментальные факты................ 86
Глава IV. Сплавы как прикер структур с отклонениями от трехмерного порядка....................... 91
§ 1. Двумерная и одномерная диффракция в стареющих сплавах 91
§ 2. Твердые растворы при отсутствии дальнего порядка . . . 105 § 3. Частично упорядоченные твердые растворы с элементом
дальнего порядка.................... 115
Г л а в а V. Величина кристаллитов и ширина диффракционной
линии............................ 127
§ 1. Эффективный размер кристаллитов............ 127
§ 2. Распределение частиц по размерам............ 131
§ В. Определение «истинной» формы диффракционной кривой . '35 § 4. Оценка «истинной» полуширины линяй по значениям полуширины линий образца и эталона........... 140
§ 5. Оценка размера кристаллитов при работе без эталона . . 143
§ 6. Некоторые экспериментальные результаты........ 150
Глава VI. Определение размера и формы частиц по картине рассеяния иод малыми углами................. 154
§ 1. Введение........................ 1Г)4
§ 2. Интенсивность рассеяния системой одинаковых частяц . . 155
g 3. Распределение частиц по размерам............ 161
§ 4. Характеристика «средней» частицы ,........... 169
§ 5. Экспериментальные исследования............. 171
§ 6- Рассеяние при малых углах при наличии ближнего порядка
в расположении частиц................. 180
§ 7. Методика исследования................. 185
. Глава VII. Влияние деформации и напряжений в образце на
рентгеновское рассеяние.................. 189
§ 1. Вводные замечания................., . 189
§ 2. Смещение линий на рентгенограммах поликристаллического
образца......................... 190
§ 3. Микронапряжения и расширение линий на рентгенограмме
поликриеталдического вещества............. 194
§ 4. Микронапряжения и форма линии............ 196
§ 5. Искажения решетки, меняющиеся по закону косинуса . . 201 § 6. Искажения решетки, приводящие к изменению интенсивности линий.....................•. . 202
Глава VIII. Исследования текстуры............... 205
§ 1. Сущность метода исследования.............. 205
§ 2. Определение текетуры при регистрации лучей ионизационным способом ..,....,.............. 207
§ 3. Типы текстур ...................... 209
§ 4. Экспериментальные результаты ... . ......... 214
§ 5. -F^-ряд для текстурреитгенограымы........• . . . 218
ч. А С т ьл
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА
Глава IX. Высовополимерные углеводороды и их производные . 221
§ 1. Введение........................ 221
§ 2. Насыщенные углеводороды а их производные...... 224
§ 3. Каучук '.............,........... 235
§ 4. Полимерные эфиры, сульфиды и пр............ 258
Глава X. Протеины....................••. . 268
§ 1. Введение........................ 268
§ 2. Фибриллярные протеины................. 268
§ 3. Кристаллическая структура «глобулярных протеинов» . • 280
ОГЛАВЛЕНИЕ О
OQO
Глава XI. Целлулоза.......................
000
§ 1. Вводные замечания................... § 2. Элементарная ячейка кристаллитов............ ***
| 3- Текстура в волокнах и слоях целлулозы......... *Уо
§ 4. Размеры кристаллитов и степень кристалличности .... -wt
§ 5. Реакции целлулозы и рентгеновское исследование .... juu
§ 6. Производные целлулозы и родственные вещества .... oul
Глава XII. Рентгеноструатурный анализ тканей животных . . . 314
§ 1. Мышцы......................... 314
§ 2. Нервы.......................... «la
§ 3. Кости, зубы и конкременты............... з!9
Г л а в а XIII. Жиры и мыла . .'.................. 323
§ 1. Жирные кислоты..................... 323
§ 2. Трйглицериды...................... 324
§ 3. Диглицериды ...................... 328
§ 4. Моноглицериды..................... 329
§ 5. Структура мицелл мыла. Водные растворы........ 331
§ 6. Твердые мыла...................... 335
Глава XIV. Ископаемые угли.................• 339
§ 1, Общи я характеристика.................. 339
§ 2. Определение размеров частиц . ,............ 341
§ 3, Распределение интенсивности около первичного луча . . 343
Глава XV. Некоторые применения рентгенографии в области
изучения неорганических соединений............ 345
Глава XVI. Перечень применений рентгено структурно го анализа в металловедении................... 355
§ 1. Введение ........................ Зо5
§ 2. Атомная структура металлов и сплавов......... 356
§ 3. Определение диаграмм состояния............. ЗБ8
§ 4. Механическая обработка и отжиг ............ 359
§ 5. Превращения в твердом состоянии............ 363
Глава XVII. Методы исследования полпкрпсталлцческпх веществ 368
§ 1. Определение формы и размера ячейки аналитическим методом .......................... 368
§ 2. Определение формы и размера ячейки графическим методом 374 § 8. Проблемы точности определения размеров ячейки кристалла .......................... 389
§ 4. Некоторые другие систематические ошибки....... 397
§ 5. Съемка в фокусирующих камерах............ 407
§ 6. Методы фазового анализа................ 41]
Таблицы межплоскостных расстояний и относительных интенсив-ностей линий рентгенограмм некоторых по л и кристаллических веществ....................... 417
Указатель таблиц...................... 579
Алфавитный указатель.................. 587
Цена: 300руб.
