RENTGENOGRAFIA 2odpowiedzi.pdf

RENTGENOGRAFIA – KOŁO

1. Charakterystyka układów krystalograficznych

Kształt czworonościanu zasadniczego każdego kryształu ograniczony stałymi sieciowymi a, b, c i kątami

α, β, γ kwalifikuje kryształ do jednego z sześciu układów krystalograficznych.

Stałe sieciowe w poszczególnych układach krystalograficznych:

a) trójskośny a≠b≠c α≠β≠γ

b) jednoskośny a≠b≠c α=γ=90 0 ; β≠90 0

c) rombowy a≠b≠c α=β=γ=90 0

d) tetragonalny a=b≠c α=β=γ=90 0

e) regularny a=b=c α=β=γ=90 0

f) heksagonalny R (romboedryczny) a=b=c α=β=γ≠90 0

g) heksagonalny P a 1 =a 2 =a 3 ≠c γ 1 =γ 2 = γ 3 =120 0 ; β=90 0

Sieci Bravais’go

Jeżeli przesunięcie sieci wzdłuż dowolnej prostej sieciowej na odległość równą odcinkowi translacji tej

prostej prowadzi do pokrycia się sieci samej ze sobą to sieć jest brawesowska:

a) sieć prymitywna (P)

b) sieć o centrowanych podstawach (A,B lub C)

c) sieć o centralnych ośrodkach (I)

d) sieć o centralnych wszystkich ścianach (F)

e) sieć romboedryczna (R)

Komórki prymitywne występują we wszystkich układach krystalograficznych. Typy komórek Bravaise’go

mogących występować w poszczególnych układach:

a) układ trójskośny P

b) układ jednoskośny P, C

c) układ rombowy P, C, (A), (B), I, F

d) układ tetragonalny P, I

e) układ heksagonalny (z trygonalnym) P, R

f) układ regularny P, I, F

Kryteria wyboru komórki elementarnej:

a) kształt ścian zgodny z symetrią osi

b) max liczba kątów prostych między krawędziami

c) najwięcej równych krawędzi

d) minimalna objętość

e) węzły zgodnie z jednym z 14 typów sieci Bravaise’go

2. Budowa lampy rentgenowskiej i parametry ją charakteryzujące

Aparatura rentgenowska:

a) lampa

b) generator napięcia

c) transformator (żarzenie katody)

d) urządzenie sterujące i zabezpieczające pracę lampy

Lampa- budowa:

a) anoda

b) katoda

c) okienko

Kształt ogniska anody zależy od kształtu katody.

Parametry charakteryzujące lampę rentgenowską:

a) ognisko anody- powierzchnia na którą pada strumień elektronów

b) ognisko efektywne- przekrój wiązki promieni opuszczających anodę

c) jasność lampy- maksymalna moc na jednostkę powierzchni ogniska

d) czystość anody

e) czas życia anody

3. Powstawanie widma ciągłego i charakterystycznego

Widmo ci ą głe powstaje na skutek hamowania rozpędzonych elektronów na anodzie (inaczej widmo

białe/hamowania).

a) elektron zderzając się traci energię w różny sposób: centralne zderzenia i peryferyjne

b) widmo ciągłe jest zbiorowiskiem fal o różnych długościach λ

c) elektron zwykle traci energię w kilku zderzeniach wysyłając za każdym razem foton

promieniowania

d) jeśli w jednym zderzeniu straci całą energię emituje wówczas falę o V max i λ min

e) λ fali widma ciągłego zależy od napięcia przyspieszającego elektron

f) natężenie widma ciągłego rośnie wraz z napięciem

gdzie:

z- l. at. pierwiastka

k- stała

i- natężenie prądu anodowego

v- napięcie

Widmo charakterystyczne powstaje na skutek wybicia elektronów z powłoki wewnętrznej atomów

pierwiastka wchodzącego w skład anody.

a) przyspieszone elektrony mogą wybić elektrony z powłoki K, L, M

b) uprzywilejowana jest powłoka K o najniższej energii i nie ma roszczepień na podpoziomy

c) wybity elektron z poziomu K zostawia atom w stanie wzbudzenia

d) uzupełnienie wolnego miejsca elektronem z powłoki L o wyższej energii powoduje

wypromieniowanie fotonu promieniowaniem rentgenowskim (różnica energii między K i L)

e) różnica potencjałów między anodą i katodą przy której następuje usunięcie elektronu z powłok K,

L, M nazywa się potencjałem wzbudzenia

4. Co powoduje osłabianie promieniowania rentgenowskiego przy przejściu przez materię?

a) załamanie - promienie rentgenowskie bez względu na ośrodek rozchodzą się z prędkością bliską

światła w próżni i praktycznie przy załamaniu nie ulegają odchyleniu- współczynnik załamania ~1

b) rozpraszanie koherentne (spójne Rayleigha) - elektrony są wprawiane w drgania przez pole

elektryczne. Promienie rentgenowskie w związku z tym stają się samodzielnymi źródłami

promieniowania o tej samej długości fali co promieniowanie wzbudzające. Koherentne

promieniowanie rozchodzi się we wszystkich kierunkach i może ulec interferencji. Wzmocnienie

następuje w tych kierunkach, w których fale są zgodne w fazie, czyli różnica ich dróg jest równa

całkowitej wielokrotności długości fali.

c) rozpraszanie niekoherentne (niespójne, efekt Comptona)

Efekt Comptona (prom. rozproszone)

zjawisko jest wynikiem sprężystego zderzenia fotonu promieniowania rentgenowskiego z

elektronami atomów materii

elektrony atomów uzyskują Ek kosztem energii fotonu prom. rent. i zmiany jego kierunku

powstaje prom. rent. o λ większym niż λ promieniowania padającego

d) fluorescencja- zjawisko niepożądane

zjawisko zachodzi wówczas gdy foton promieniowania padającego ma wystarczającą

energię do wybicia e z wewnętrznej powłoki atomu (materia na którą pada)

atom emituje wówczas foton promieniowania

ponieważ wzbudzenie następuje fotonem nazywamy to promieniowanie fluorescencyjnym

prom. rent.

e) absorpcja - energia związana z kwantami promieniowania jest pochłaniana przez elektrony

powłok wewnętrznych, „cięższe” atomy absorbują promieniowanie w większym stopniu niż

„lżejsze”.

gdzie:

y- natężenie promieniowania po przejściu przez materiał

y 0 - natężenie promieniowania padającego na materiał

d- grubość materiału

- liniowy współczynnik osłabienia

gdzie:

τ- liniowy współczynnik absorpcji

δ- liniowy współczynnik rozpraszania

/p – masowy współczynnik osłabienia [cm 2 /g] stały dla pierwiastka

całkowite osłabienie prom. rent. związane z absorpcją. Masowy współczynnik osłabienia

dla substancji złożonej z n atomów

gdzie:

C 1 , C 2 , C n – udziały masowe pierwiastków w badanej substancji

5. Porównać zjawisko dyfrakcji promieniowania na ciałach krystalicznych i zjawisko odbicia

promieni świetlnych

Dyfrakcja to zjawisko sferycznego rozpraszania promieniowania rentgenowskiego na atomach ciał

krystalicznych.

Istotę dyfrakcji promieniowania na krysztale stanowi wzajemne oddziaływanie czyli interferencja fal

rozproszonych na elektronach atomów uporządkowanych w sieci przestrzennej.

Dyfrakcja w sieci przestrzennej kryształu zachodzi jeśli jednocześnie spełnione są 3 równania Lauego:

gdzie:

H, K, L- liczby całkowite- wskaźniki refleksów dyfrakcyjnych

t 1 , t 2 , t 3 - jednostki osiowe wzdłuż osi krystalograficznych X, Y, Z

Przy niezmiennym kącie padania α 0 dyfrakcja zachodzi gdy promieniowanie ma zmienne λ

(polichromatyczne) wówczas wśród padających wiązek istnieje λ spełniające 3 powyższe równania.

Każda fala, której długość jest dopasowana do równań Lauego, zostaje ugięta, inne na drodze

interferencji zostają wygaszone.

Zjawisko odbicia:

odbicie zachodzi gdy promień odbity i normalna do ścian wystawiona w punkcie padania leży

w jednej płaszczyźnie.

Kąt padania= Kątowi odbicia.

zjawisko „odbicia” obserwuje się tylko przy pewnych ściśle określonych kątach padania (kąt

między promieniem odbitym a ścianą kryształu).

6. Wyprowadzić równanie Bragga

7. Otrzymywanie promieniowania synchrotronowego (cechy wspólne i różne z pr. X). Inne

źródła promieniowania wykorzystywane w badaniach subst.

Promieniowanie synchrotronowe:

a) elektrony biegną w polu magnetycznym

b) zakrzywienie torów (elektromagnesy powoduje emisję fali elektromagnetycznej Es=e 4 el.

Prędkość elektronu ~c~310 8 ms -1

c) natężenie promieniowania sychrotronowego Is przewyższa Irent. o 10 6 - 10 7

d) duża kolimacja- kąt rozbieżności wiązki wynosi 10 -4 radiana=~2,1 sekund kątowych

e) czas wysyłanego impulsu ~0,1ns

Liczba fotonów/s 10 12 – 10 14 / odstępy od 1ns - 1s

f) biegnie w próżni- wiązka czysta λ=1,0 – 1,001Å

g) szeroki zakres energii emitowanego promieniowania- od podczerwieni do promieniowania γ

Inne ź ródła promieniowania:

a) elektronografia- długość fali promieniowania odpowiadającego rozpędzonej wiązce elektronów

zależy od przyłożonego elektronografu napięcia. Promieniowanie to nie wymaga

monochromatyzacji. Dla elektronów wysokoenergetycznych (tzw. szybkich- HEED) długość

promieniowania wynosi ok. 0,05Å, zaś dla elektronów powolnych- LEED w bardzo wysokiej

próżni ok. 1Å.

b) neutronografia- wykorzystuje dyfrakcję wiązki neutronów powstającej w reaktorze atomowym.

Uzyskuje się tu promieniowanie polichromatyczne wymagające monochromatyzacji. Dla celów

strukturalnych najczęściej wyodrębnia się promieniowanie o długości ok. 1,2Å.

Promieniowanie neutronowe- dyfrakcja na jądrach atomowych.

8. Zasada i zalety identyfikacji subst. polikrystalicznych metodą dyfraktometryczną

Do dwóch najważniejszych metod dyfraktometrycznych należy jakościowa analiza fazowa i analiza

ilościowa.

Każda substancja krystaliczna tworzy charakteryzujący ją jednoznacznie obraz dyfrakcyjny. Jeśli badana

substancja stanowi mieszaninę dwóch lub więcej związków chemicznych to każda z tych faz daje na

rentgenogramie swoje własne refleksy. Analiza fazowa pozwala identyfikować substancje krystaliczne w

takiej postaci, w jakiej występują one w danym preparacie, a nie w postaci pierwiastków lub jonów

wchodzących w ich skład. Dyfrakcyjna analiza fazowa pozwala rozróżniać odmiany polimorficzne ciał

krystalicznych.

Jako ś ciowa analiza fazowa- przeprowadza się ją porównując dyfraktogram badanej substancji z

dyfraktogramem wzorcowym wykonanym dla substancji o znanym składzie chemicznym. Istnieją

programy komputerowe które pozwalają wyszukać potrzebny wzorzec liczbowy i porównać go z danymi

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: