PHƯƠNG PHÁP LAUE ỨNG DỤNG & CÁCH ĐOÁN NHẬN ẢNH NHIỄU XẠ

PHƯƠNG PHÁP LAUE ỨNG DỤNG & CÁCH ĐOÁN NHẬN ẢNH NHIỄU XẠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH VẬT LIỆU RẮN KỸ THUẬT PHÂN TÍCH VẬT LIỆU RẮN ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG CÁCH ĐOÁN NHẬN CÁCH ĐOÁN NHẬN&ỨNG DỤNG CÁCH ĐOÁN NHẬN GVHD GVHD : GS.TS. Lê Khắc Bình : GS.TS. Lê Khắc Bình NỘI DUNG TRÌNH BÀY NỘI DUNG TRÌNH BÀY ĐIỀU KIỆN NHIỄU XẠ BRAGG – BIỂU DIỄN DƯỚI ĐIỀU KIỆN NHIỄU XẠ BRAGG – BIỂU DIỄN DƯỚI DẠNG HÌNH HỌC DẠNG HÌNH HỌC 1. XÁC ĐỊNH SỰ ĐỊNH HƯỚNG CỦA TINH THỂ 1. XÁC ĐỊNH SỰ ĐỊNH HƯỚNG CỦA TINH THỂ 2. XÁC ĐỊNH SỰ ĐỐI XỨNG CỦA TINH THỂ 2. XÁC ĐỊNH SỰ ĐỐI XỨNG CỦA TINH THỂ NỘI DUNG TRÌNH BÀY NỘI DUNG TRÌNH BÀY Điều kiện để có nhiễu xạ: Điều kiện để có nhiễu xạ: d θ 2θ 2. .sin .d n θ λ = ĐỊNH LUẬT BRAGG ĐỊNH LUẬT BRAGG Trong đó: Trong đó: ĐỊNH LUẬT BRAGG ĐỊNH LUẬT BRAGG d: d: khoảng cách khoảng cách giữa 2 mặt mạng giữa 2 mặt mạng song song song song lân cận lân cận 2 2 θ: θ: góc hợp góc hợp bởi bởi tia X tới tia X tới và và tia nhiễu xạ tia nhiễu xạ λ: λ: bước sóng bước sóng tia X tia X n: n: bậc bậc nhiễu xạ nhiễu xạ Tia X, λ Biểu diễn dưới dạng hình học Biểu diễn dưới dạng hình học CẦU EWALD CẦU EWALD MẠNG ĐẢO MẠNG ĐẢO Mỗi nút mạng đảo  Một họ mặt mạng và d hkl mạng thuận S 0 MẠNG ĐẢO Một điểm nút S 0 được chọn làm gốc. Một mặt cầu tâm O, bán kính OS 0 = 1/λ S 0 O CẦU EWALD Chùm tia X tới S 0 MẠNG ĐẢO S 0 Chùm tia X tới CẦU EWALD Mỗi nút mạng đảo  Một họ mặt mạng và d hkl mạng thuận Giả sử, có 1 nút mạng Giả sử, có 1 nút mạng đảo khác S đảo khác S 0 0 nằm trên nằm trên cầu Ewald cầu Ewald Nút mạng đảo nằm trên cầu Ewald P I Mặt phẳng trung trực (Q) O Gọi (Q) là mặt phẳng Gọi (Q) là mặt phẳng trung trực của S trung trực của S 0 0 P. P. (Q) S (Q) S 0 0 P tại I. P tại I. ⊥ 2θ 0 0 2.S P S I= 0 0 .sinS I S O θ = 1 d 1 λ 1 1 2. .sin d θ λ = 2. .sind λ θ = Điều kiện nhiễu xạ Bragg Điều kiện nhiễu xạ Bragg Điều kiện nhiễu xạ Bragg Điều kiện nhiễu xạ Bragg Thay đổi bán kính cầu Thay đổi bán kính cầu Ewald Ewald   Thay đổi Thay đổi λ λ S 0 P Như vậy, những Như vậy, những nút mạng đảo nút mạng đảo nào nằm trên nào nằm trên cầu Ewald cầu Ewald sẽ thỏa mãn sẽ thỏa mãn điều kiện Bragg điều kiện Bragg , tức là cho , tức là cho vết nhiễu xạ vết nhiễu xạ trên phim. trên phim. Thay đổi định hướng Thay đổi định hướng mạng đảo mạng đảo   Thay đổi Thay đổi θ θ λ θ PHƯƠNG PHÁP LAUE PHƯƠNG PHÁP LAUE PHƯƠNG PHÁP LAUE PHƯƠNG PHÁP LAUE PHƯƠNG PHÁP DEBYE PHƯƠNG PHÁP DEBYE PHƯƠNG PHÁP DEBYE PHƯƠNG PHÁP DEBYE   Trên Trên cầu Ewald cầu Ewald , có rất nhiều , có rất nhiều nút nút mạng đảo thỏa mãn mạng đảo thỏa mãn điều kiện Bragg điều kiện Bragg . . S 0 CẦU EWALD P O   Những Những nút đồng phẳng nút đồng phẳng là những nút thuộc cùng là những nút thuộc cùng một vùng một vùng tinh thể. tinh thể. Đồng phẳng Các nút mạng đảo thuộc cùng một vùng tạo thành một đường tròn S 0 P S 0 P P O 2φ S 0   Từ tâm O, nối dài các nút đồng Từ tâm O, nối dài các nút đồng phẳng cắt màn phim tại các điểm phẳng cắt màn phim tại các điểm tạo thành tạo thành đường ellipse đường ellipse , đây là , đây là các các vết nhiễu xạ vết nhiễu xạ trên phim. trên phim. M à n p h i m S 1 OS 1 P là mặt nón tròn xoay Góc S 1 ÔP = 2φ NHẬN XÉT  2φ < 90: đường của vết nhiễu xạ → ellipse NHẬN XÉT O 2φ = 90 0 M à n p h i m  2φ = 90 0 : đường của vết nhiễu xạ → đường parabol O 2φ > 90 0 Màn phim  2φ > 90 0 : đường của vết nhiễu xạ → đường hyperbol Vết nhiễu xạ Laue của một tinh thể Al (FCC) 2φ < 90 0 2φ > 90 0 Đường ellipseĐường ellipse Đường hyperbolĐường hyperbol Phân tích các vết nhiễu xạ Sự định hướng tinh thể Sự đối xứng của tinh thể Xác định sự định hướng của tinh thể Xác định sự định hướng của tinh thể   Đối với tinh thể lập phương: Đặc biệt Đối với tinh thể lập phương: Đặc biệt Ảnh nhiễu xạ Laue có Ảnh nhiễu xạ Laue có trục đối xứng bậc 4 trục đối xứng bậc 4 x y z [100] [100] x y z [100] [100] Phương [100] được định Phương [100] được định hướng // với tia X tới hướng // với tia X tới Ảnh nhiễu xạ Laue có Ảnh nhiễu xạ Laue có trục đối xứng bậc 3 trục đối xứng bậc 3 [111] [111] x y z x y z Phương [111] được định Phương [111] được định hướng // với tia X tới hướng // với tia X tới Tia X Tia X Tia X Tia X   Đối với tinh thể bất kỳ: Thực hiện theo các bước Đối với tinh thể bất kỳ: Thực hiện theo các bước   Dùng giấy can in lại các Dùng giấy can in lại các vết nhiễu xạ trên phim. vết nhiễu xạ trên phim. Xác định vết của tia tới S Xác định vết của tia tới S 0 0 (Vết của tia tới có kích thước (Vết của tia tới có kích thước lớn nhất và sáng nhất) lớn nhất và sáng nhất)   Đánh số các vết nhiễu xạ Đánh số các vết nhiễu xạ S 0 1 2 11 10 12 9 8 7 6 5 4 3 13 15 14 18 17 19 16 24 23 22 21 20   Đo khoảng cách Đo khoảng cách l l i i giữa S giữa S 0 0 đến vết nhiễu xạ thứ i (i = 1 đến vết nhiễu xạ thứ i (i = 1 →24) →24) Nguồn tia X đa sắc Mẫu tinh thể Màn phim D l 15S0 2θ S 0 15 8 Góc nhiễu xạ ứng với từng vết: Góc nhiễu xạ ứng với từng vết: 2 i i l tg D θ = Với D là khoảng cách từ mẫu tinh thể đến phim   Dựng hình chiếu gnomo- Dựng hình chiếu gnomo- stereo từ ảnh nhiễu xạ Laue: stereo từ ảnh nhiễu xạ Laue: Đặt lưới Wulf dưới giấy can, Đặt lưới Wulf dưới giấy can, tâm S tâm S 0 0 trùng với tâm lưới Wulf. trùng với tâm lưới Wulf. S 0 1 2 11 10 12 9 8 7 6 5 4 3 13 15 14 18 17 19 16 24 23 22 21 20 Lưới Wulf Để dựng hình chiếu của 1 vết nào đó Để dựng hình chiếu của 1 vết nào đó (ví dụ S (ví dụ S 1 1 ), quay giấy can quanh S ), quay giấy can quanh S 0 0 đến đến khi S khi S 1 1 nằm trên đường xích đạo của lưới. nằm trên đường xích đạo của lưới. S 1 Đường xích đạo Từ điểm A Từ điểm A bên kia mép bên kia mép lưới, đánh lưới, đánh dấu góc dấu góc θ θ 2 2 trên trên giấy can giấy can A 180 0 90 0 0 0 θ 2 = 30 0 θ 2 180 0 0 0 θ 2 = 30 0 θ 2 Hình chiếu của vết S Hình chiếu của vết S 1 1 trên giấy can trên giấy can 2’   Chỉ chọn ra những vết nhiễu xạ đậm phân Chỉ chọn ra những vết nhiễu xạ đậm phân bố trên cùng 1 đường ellipse để dựng hình bố trên cùng 1 đường ellipse để dựng hình chiếu Gnomo-stereo. chiếu Gnomo-stereo. Vết nhiễu xạ ảnh Laue của tấm nhôm mỏng Vết nhiễu xạ ảnh Laue của tấm nhôm mỏng Hình chiếu Gnomo-stereo của các vết nhiễu xạ Hình chiếu Gnomo-stereo của các vết nhiễu xạ [...]... 00 Xác định sự đối xứng của tinh thể Từ tính đối xứng của các vết nhiễu xạ trên phim S0 Màn phim l15S0 (001) Tính đối xứng của tinh thể 2θ CHÙM TIA X D Song song Mẫu tinh thể Mặt đối xứng Nguồn tia X đa sắc Ảnh nhiễu xạ Laue phân bố đối xứng tương ứng Ảnh nhiễu xạ Laue thường z có tính đối xứng qua tâm S0 VÍ DỤ Ảnh nhiễu (001) xạ Laue có trục đối xứng bậc 3 (001) (010) Trục đối xứng (100) [111] z (001)... phương 1 1 1 x y Ảnh nhiễu xạ Laue có trục đối xứng bậc 4 z [001] Chiếu chùm tia X theo phương [001], ảnh nhiễu xạ thu được có trục đối xứng bậc 4 tương ứng với tia X nhiễu xạ trên các mặt: (1 11) (111) y (1 11) (111) z [001] x z [001] (111) : ∆ABC (111) : ∆AEC A (1 11) : ∆ADB (111) (1 11) D y (111) (1 11) B x x (1 11) : ∆ADE E C y Tính đối xứng của ảnh Laue cao hơn Tính đối xứng của tinh thể Ảnh Laue. .. có tâm đối xứng Ảnh Laue có thể có 10 kiểu đối xứng khác nhau Tinh thể có mặt phẳng đối xứng m chứa phương tia X Ảnh Laue đối xứng qua đường thẳng ∈ phim Lớp m Tinh thể vừa có trục đối xứng, vừa có mặt đối xứng Tinh thể không có trục đối xứng nào (hay trục bậc 1) Ảnh Laue không có tính đối xứng Lớp 1 Lớp 2m, 3m, 4m, 6m Tinh thể có các trục đối xứng nằm dọc theo tia X Ảnh Laue có trục đối xứng bậc 2,... đối xứng bậc 2, 3, 4, 6 nằm ⊥ phim Lớp 2, 3, 4, 6 Các lớp đối xứng Laue và đặc điểm đối xứng của ảnh Laue với hướng tia tới dọc theo các trục khác nhau của tinh thể Với tinh thể lập phương, để phân biệt lớp m3 và m3m, cần chụp thêm 1 phim với chùm tia tới hướng theo trục [111] TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Lê Khắc Bình – Bài giảng Cao học Vật lý Ứng dụng học phần Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn 2 Lê Khắc Bình,...Những vết nhiễu xạ nằm trên đường ellipse thuộc cùng 1 vùng của tinh thể A B Xét các vết nhiễu xạ của ellipse nhỏ Đoạn thẳng AB đi qua tâm lưới Wulf A Những hình chiếu Gnomo-stereo của các vết nhiễu xạ thuộc cùng 1 vùng sẽ là một đường kinh tuyến của lưới Wulf Xác định trục vùng và góc giữa hai trục vùng... thẳng AB quanh tâm lưới cho đến khi phương của AB trùng ax’ 1800  Từ L, đếm hướng về trục ax’ một góc 900 aB x’ A  Đường chiếu Gromo -stereo cắt đường quỹ đạo của lưới tại L Đánh dấu L L 900 aB K 00  Ta được điểm K Lấy L làm gốc, dựng vector LK x’ A A L 1800 900 K K 00 B L aB  Xoay đoạn thẳng AB trở lại vị trí ban đầu Ảnh vết nhiễu xạ Laue của tinh thể  LK chính là phương của trục vùng tinh thể cần... vết nhiễu xạ Laue của tinh thể  LK chính là phương của trục vùng tinh thể cần tìm Như vậy, trục vùng của các vết nhiễu xạ trên đường ellipse nhỏ chính là vector LK Tương tự cho đường ellipse lớn K Giả sử ta được vector EF Góc (KL,EF) = Góc giữa E 2 trục vùng L F Xác định trục vùng và Sử dụng Xác định chỉ số của trục vùng góc giữa hai trục vùng BẢNG TRA GÓC GIỮA HAI PHƯƠ -NG TINH THỂ TRO -NG HỆ MẠNG . NHIÊN BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH VẬT LIỆU RẮN KỸ THUẬT PHÂN TÍCH VẬT LIỆU RẮN ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG CÁCH ĐOÁN NHẬN CÁCH ĐOÁN NHẬN& ;ỨNG DỤNG CÁCH ĐOÁN NHẬN GVHD GVHD :. đối xứng của xứng của tinh thể tinh thể Tính đối Tính đối xứng của xứng của ảnh Laue ảnh Laue cao hơn cao hơn Ảnh Laue luôn có tâm đối xứng Ảnh Laue luôn có tâm đối xứng Ảnh Laue có thể có 10 Ảnh. đối xứng của tinh thể Xác định sự đối xứng của tinh thể Từ tính đối xứng của Từ tính đối xứng của các vết nhiễu xạ trên phim các vết nhiễu xạ trên phim Ảnh nhiễu xạ Laue phân Ảnh nhiễu xạ Laue