изучено строение весьма многих тел, почти всех химич. элементов, металлов и их сплавов, большого числа минералов, шерсти, глюкозы, льда* воды и т. д. Для изучения кристаллов существуют три основных метода: а) метод Лауэ, б) метод вращения кристалла и в) метод Дебая. При помощи первых двух способов изучают монокристаллы. В методе Лауэ неподвижный монокристалл освещается параллельным пучком «белого» рентгеновского излучения (с непрерывным спектром). Согласно условию Брэгга, каждая система параллельных плоскостей в кристалле отразит в определенном направлении одну какую-либо или несколько ей кратных длин волн. Получается „, „ своего рода спектроРис. 4. Интерференция гпяммя ттячмнламяя рентгеновских лучей по грамма /(называемая лауэ. лауэграммой) падающего луча. На рис. 4 приведена схема лауэграммы. Метод Лауэ позволяет установить симметрию кристалла, структура которого неизвестна, определить ориентировку кристалла и широко применяется для изучения законов пластического деформирования монокристаллов. При пластическом деформировании кристалла интерференционные пятна вытягиваются в «хвосты». Это явление носит название астеризма лауэграммы. По величине и направлению «хвостов» лауэграммы можно судить о величине деформации и устанавливать законы протекания ее.
В методе вращения кристалла пользуются постоянной длиной волны (т. е. монохроматическим светом). Вращая кристалл вокруг оси, перпендикулярной к падающему лучу, меняют угол 0. Каждая плоскость кристалла, пробегая ряд значений 0 (т. е. угла между плоскостью и падающим лучом), в нек-рые моменты времени находится как-раз в отражающем (т. е.
11 Hill llllililK ~'О1Ш11И1ТП Рис. 5. Расположение линий на фотографии порошка NaCl (излучение CuKa, Я=1, 54 А).
удовлетворяющем условию Брэгга) положении и в эти моменты дает интерференционные максимумы, которые обычно фиксируются на фотопленке, изогнутой по цилиндру, осью к-рого является* ось вращения. Интерференционные пятна^располагаются здесь по линиям, называемым слоевыми линиями. По расположению интерференционных пятен и их сравнительной интенсивности можно установить расположение плоскостей в кристалле, углы между ними и межплоскостные расстояния, а пользуясь этими данными, в большинстве случаев удается построить модель строения кристалла из составляющих его атомов.
Метод Дебая, или метод порошков, получил наиболее широкое распространение. На столбик, спрессованный из кристаллич. порошка, или металлическую проволочку пускают узкий пучок параллельных монохроматических рентгеновских лучей. Получающуюся картину регистрируют на фотопленке, изогнутой по оси цилиндра, ось которого перпендикулярна к падающему лучу и совпадает с осью столбика.Так как в поликристаллическом объекте все кристаллики расположены хаотически, то всегда найдутся такие, к-рые находятся в удовлетворяющем условию Брэгга положении; для каждой плоскости кристалла получится из лучей, отраженных разными кристалликамиг конус интерферирующих лучей (называемый дебаевским). На рентгенограмме мы получим отражения от всех основных плоскостей кристалла, для к-рых d > -i (это требование следует из формулы Брэгга, так как sin в <_ 1).
Рисунок 5 изображает дебаеграмму NaCl, снятого с излучением CuKa, Л = 1, 54 А. По расположению дебаевских линий можно судить о межплоскостных расстояниях в кристалле и в простейших случаях определять структуру кристаллов. Метод Дебая имеет целый ряд практических применений. Так, например, он позволяет следить за деформированием металла и контролировать режим термообработки. По дебаеграмме можно судить о фазовом составе сплава, определять концентрацию твердого раствора, изучать распределение внутренних напряжений, исследовать структуру жидкостей; поэтому метод Дебая получил весьма широкое распространение в лабораториях как исследовательских институтов, так и заводов.
О? п ределение кристаллических структур. На основе изучения
Рис. 6.
кристаллических структур, определенных методами структурного рентгеноанализа, создается новая наука — кристаллохимия, учение о связи кристаллической структуры твердого химич. соединения и его физико-химических свойств с химич. составом этого вещества и геометрич. размерами атомов и ионов, его образующих (Гольдшмидт, Гассель, Брэгг, Вейсенберг, Капустинский и др.). Современное состояние кристаллохимии позволяет поставить проблему о создании твердых . веществ с наперед заданными свойствами. Кристаллохимия металлических сплавов, созданная Вестгреном, Брадлеем, Хэггом и др., позволила разобраться в химич. формулах многих интерметаллических соединений, не укладывающихся в рамки классич. химии (работы Юма — Розери, Давоса и др.), и решить на базе теоретич. металлофизики отдельные вопросы теории сплавообразования (Джонс, Конобеевский). Кристаллохимия органических веществ (Марк, Полани, Брэгг, Трилла, Катц) дала ценнейшие сведения о структуре органич. молекул, в частности о структуре молекул целлюлозы. В целом ряде случаев определение кристаллической решотки химич. соединения приводило к уточнению его химич. формулы. Так, напр., при исследовании сплавов вольфрама с кобальтом было установлено, что в элементарной кристаллич. ячейке интерметаллического соединения, к-рому раньше приписывали химич. формулу W2Co7, содержится 8 атомов, а в ячейке соединения WCo — 13. В соответствии с этим химич. формулы были изменены на WCo3 и W6Co7.
Рациональный химический анализ (фазовыйанализ) и анализ твердых
