Sự hình thànhKhoa học

Một nhiễu xạ X-ray là gì?

Bài viết này mô tả những điều như nhiễu xạ X-ray. Nó giải thích cơ sở vật chất của hiện tượng này và ứng dụng của nó.

phát triển công nghệ vật liệu mới

Đổi mới, công nghệ nano - một xu hướng của thế giới hiện đại. Tin tức đầy đủ các báo cáo về vật liệu mới mang tính cách mạng. Nhưng rất ít người nhận ra những gì một nhà khoa học máy nghiên cứu khổng lồ cần phải tạo ra ít nhất một cải tiến nhỏ trong các công nghệ hiện có. Một trong những hiện tượng cơ bản giúp người ở trong đó, - nhiễu xạ tia X.

bức xạ điện từ

Để bắt đầu, cần được làm rõ rằng bức xạ điện từ như vậy. Bất kỳ cơ thể sạc di chuyển tạo ra xung quanh nó một trường điện từ. Những trường này thấm nhuần khắp nơi, ngay cả những chân không của vũ trụ sâu thẳm không thoát khỏi chúng. Nếu trong một lĩnh vực như vậy, rối loạn tuần hoàn có khả năng tuyên truyền trong không gian, chúng được gọi là bức xạ điện từ. Dùng để mô tả những khái niệm như bước sóng, tần số và năng lượng của nó. năng lượng trực giác rõ ràng, và bước sóng gì - khoảng cách giữa các giai đoạn giống hệt nhau (ví dụ, giữa hai đỉnh liền kề). Các bước sóng cao hơn (và do đó tần số), ít năng lượng. Nhớ lại, những khái niệm này cần phải mô tả những gì mà nhiễu xạ ngắn gọn X-ray và rõ ràng.

quang phổ điện từ

Tất cả các loại tia điện từ phù hợp trên thang điểm đặc biệt. Tùy thuộc vào bước sóng, phân biệt (từ dài nhất đến ngắn nhất):

  • sóng vô tuyến điện;
  • sóng terahertz;
  • sóng hồng ngoại;
  • bước sóng nhìn thấy được;
  • bước sóng cực tím;
  • bước sóng tia X;
  • bức xạ gamma.

Vì vậy, chúng tôi rất quan tâm đến các bức xạ có bước sóng rất nhỏ và năng lượng cao nhất (vì vậy nó đôi khi được gọi là cứng). Do đó, chúng tôi đến với các mô tả về những gì mà nhiễu xạ X-ray.

Nguồn gốc của X-ray

Càng cao năng lượng bức xạ, càng khó để có được nó giả tạo. Lây lan lửa, người ta nhận được rất nhiều bức xạ hồng ngoại, bởi vì nó là nó chuyển nhiệt. Nhưng điều đó đã có một nhiễu xạ tia X trên cấu trúc không gian, nó là cần thiết rất nhiều công việc khó khăn. Vì vậy, loại bức xạ điện từ được phát hành, nếu knock out một electron từ vỏ của một nguyên tử, đó là gần với lõi. Electron nằm ở trên, tìm cách lấp đầy lỗ, chuyển tiếp của họ và cung cấp các photon X-ray. Cũng theo phanh nặng hạt mang điện tích có trọng lượng (ví dụ electron) được sản xuất bởi những tia năng lượng cao. Như vậy, nhiễu xạ tia X trên mạng tinh thể được đi kèm với chi phí của một số lượng đủ lớn năng lượng.

Trong một quy mô công nghiệp, bức xạ này như sau:

  1. Catot phát ra các electron với năng lượng cao.
  2. Điện tử phải đối mặt với vật liệu anode.
  3. Electron làm chậm đáng kể xuống (nó phát ra tia X).
  4. Trong trường hợp khác, các electron gõ chậm sự hạt với một quỹ đạo thấp của nguyên tử của vật liệu anode, mà còn tạo ra tia X.

Nó cũng là cần thiết để hiểu rằng, giống như bất kỳ bức xạ điện từ khác trong X-ray có phạm vi riêng của mình. Nó đi bức xạ này được sử dụng rộng rãi đủ. Ai cũng biết rằng một gãy xương hoặc hình thành trong phổi đang tìm kiếm sự giúp đỡ của X-quang.

cấu trúc tinh thể

Bây giờ chúng tôi đã đến gần đến một phương pháp nhiễu xạ tia X là gì. Để làm điều này, giải thích cấu trúc của chất rắn. Trong khoa học, một cơ thể rắn được gọi là một chất trong trạng thái tinh thể. Gỗ, đất sét hoặc thủy tinh rắn, nhưng họ thiếu điều chủ yếu: một cấu trúc tuần hoàn. Nhưng tinh thể có tính chất tuyệt vời này. Tên rất hiện tượng này chứa bản chất của nó. Trước tiên, bạn cần phải hiểu rằng trong nguyên tử tinh thể được cố định vững chắc. Liên hệ giữa họ có một mức độ nhất định độ đàn hồi, nhưng họ là quá mạnh, do đó các nguyên tử có thể di chuyển bên trong mạng. tập như vậy là có thể, nhưng với một tác động bên ngoài rất mạnh mẽ. Ví dụ, nếu các tinh thể kim loại để uốn cong, được hình thành trong các khiếm khuyết điểm của các loại khác nhau: ở một số nơi nguyên tử rời khỏi chỗ ngồi của mình, tạo thành vị trí, trong khác - nó được di chuyển ở vị trí sai, tạo thành một giới thiệu khiếm khuyết. Trong tinh thể lần mất cấu trúc tinh thể mỏng của nó, nó là rất khiếm khuyết, lỏng lẻo. Do đó, các clip, mà một khi bung ra, nó là tốt hơn không sử dụng, như các kim loại bị mất tài sản của họ.

Nếu các nguyên tử được cứng nhắc cố định, họ không thể được bố trí tương đối với nhau một cách ngẫu nhiên như trong chất lỏng. Họ phải tự tổ chức để hạn chế tối đa năng lượng của tương tác của chúng. Do đó, các nguyên tử được sắp xếp trong một mạng. Trong mỗi mảng trình bày một tập tối thiểu của các nguyên tử sắp xếp theo một cách đặc biệt trong không gian, - một tế bào đơn vị của tinh thể. Nếu tất cả của nó phát sóng, đó là, kết hợp cạnh với nhau bằng cách di chuyển theo hướng nào, chúng tôi nhận được toàn bộ tinh thể. Tuy nhiên, điều đáng ghi nhớ rằng đây là - một mô hình. Bất kỳ pha lê thật có khiếm khuyết, và dịch hoàn toàn chính xác là gần như không thể đạt được. yếu tố bộ nhớ silicon hiện đại gần gũi với tinh thể lý tưởng. Tuy nhiên, sản xuất của họ đòi hỏi một lượng lớn năng lượng và các nguồn lực khác. Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học là những cấu trúc cam kết của các loại khác nhau, nhưng như một quy luật, chi phí của việc tạo ra chúng là quá lớn. Nhưng chúng ta hãy giả định rằng tất cả các tinh thể rất lý tưởng: trong bất kỳ hướng nào các nguyên tử tương tự sẽ được nằm ở khoảng cách tương tự nhau. một cấu trúc như vậy được gọi là một mạng.

Điều tra về cấu trúc của các tinh thể

Đó là do thực tế này có thể nhiễu xạ tia X trên tinh thể. Cấu trúc tuần hoàn của các tinh thể tạo ra trong đó một số máy bay trong đó các nguyên tử hơn theo những hướng khác. Đôi khi chúng được đưa máy bay lưới đối xứng, đôi khi - sự sắp xếp lẫn nhau của các nguyên tử. Mỗi chiếc máy bay được gán chỉ định của nó. Khoảng cách giữa các mặt phẳng là rất nhỏ: thứ tự của một vài angstrom (angstrom thu hồi - là 10 -10 m hoặc 0,1 nanomet).

Tuy nhiên, những chiếc máy bay theo một hướng trong bất kỳ pha lê thật, thậm chí rất nhiều rất nhỏ. Nhiễu xạ tia X như một phương pháp sử dụng thực tế này: tất cả những con sóng làm thay đổi hướng của máy bay theo một hướng, được tóm tắt, cho tín hiệu đầu ra là đủ rõ ràng. Vì vậy, các nhà khoa học có thể tìm ra những gì khu vực được đặt trong tinh thể các máy bay, và được đánh giá trên các cấu trúc bên trong của cấu trúc tinh thể. Tuy nhiên, chỉ có các dữ liệu là không đủ. Ngoài các góc nghiêng, cần phải biết khoảng cách giữa các mặt phẳng. Nếu không có nó, bạn có thể nhận được hàng ngàn mô hình khác nhau của cấu trúc, nhưng không biết câu trả lời chính xác. Về cách các nhà khoa học tìm hiểu về khoảng cách giữa các mặt phẳng sẽ được thảo luận dưới đây.

hiện tượng nhiễu xạ

Chúng tôi đã đưa ra cơ sở vật chất của nhiễu xạ gì X-ray trên mạng không gian của tinh thể. Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa giải thích bản chất của hiện tượng nhiễu xạ. Như vậy, nhiễu xạ - một uốn cong của sóng (bao gồm điện từ) chướng ngại vật. Hiện tượng này có vẻ là một sự vi phạm pháp luật của quang tuyến tính, nhưng nó không phải là. Nó được kết nối chặt chẽ với sự can thiệp và các tính chất sóng, như photon. Nếu con đường ánh sáng rất đáng là một trở ngại, vì nhiễu xạ của các photon có thể "nhìn thấy" xung quanh góc. Bao xa để đi chệch khỏi hướng truyền thẳng ánh sáng phụ thuộc vào kích thước của vật cản. Nhỏ hơn trở ngại, nhỏ hơn nên độ dài của sóng điện từ. Đó là lý do tại sao các nhiễu xạ tia X trên tinh thể duy nhất bằng cách sử dụng bước sóng ngắn như vậy: khoảng cách giữa máy bay là rất nhỏ, photon quang chỉ đơn giản là không phải là "vượt qua" giữa chúng, và chỉ có phản xạ từ bề mặt.

một khái niệm như thế là đúng, nhưng nó được coi là quá hẹp trong khoa học hiện đại. Để mở rộng định nghĩa của nó, cũng như kiến thức tổng quát sóng phương pháp hiện nay biểu hiện nhiễu xạ.

  1. Những thay đổi trong cấu trúc làn sóng không gian. Ví dụ, các góc độ của việc mở rộng làn sóng của sự lây lan chùm hoặc độ lệch của số sóng của sóng trong một số định hướng ưu tiên. Đó là lớp học này các hiện tượng liên quan uốn sóng của chướng ngại vật.
  2. sóng mở rộng trong quang phổ.
  3. Thay đổi sự phân cực của sóng.
  4. cấu trúc giai đoạn sóng chuyển đổi.

Hiện tượng nhiễu xạ, cùng với sự giao thoa chịu trách nhiệm về thực tế là sự chỉ đạo của chùm ánh sáng ở một khoảng cách hẹp đằng sau nó chúng ta thấy không chỉ một mà nhiều mức cao ánh sáng. Các xa thác tối đa giữa khoảng cách, cao hơn đơn đặt hàng. Ngoài ra, khi cái bóng thí nghiệm xây dựng đúng đắn về kim may thông thường (mỏng tự nhiên) được chia thành nhiều ban nhạc, trong đó kim chính xác quan sát ánh sáng tối đa, không phải là tối thiểu.

Formula Bragg

Chúng tôi đã đề cập rằng các tín hiệu chính thức được bổ sung từ tất cả các photon tia X được phản xạ từ các mặt phẳng với độ dốc cùng trong tinh thể. Nhưng cấu trúc tính toán một cách chính xác cho phép một tỷ lệ quan trọng. Nếu không nó sẽ là vô dụng nhiễu xạ tia X. Bragg thức trông như thế này: 2dsinƟ = nλ. Ở đây, d - khoảng cách giữa các mặt phẳng với cùng một góc nghiêng, θ - góc trượt (Bragg góc), hoặc góc tới với mặt phẳng, n - thứ tự của các đỉnh nhiễu xạ, λ - bước sóng. Kể từ khi nó được biết chính xác cách thức phổ tia X được sử dụng để thu thập dữ liệu và góc mà ánh sáng rơi là, công thức này cho phép bạn để tính giá trị của d. Hơi ở trên chúng tôi đã nói rằng nếu không có thông tin này được chính xác cấu trúc của vật chất là không thể.

sử dụng hiện đại của nhiễu xạ tia X

Câu hỏi đặt ra: trong những trường hợp cần phân tích này, các nhà khoa học vẫn chưa thực sự được khám phá tất cả các cấu trúc trên thế giới, và có lẽ chủ yếu trong việc sản xuất các chất mới không liên quan đến con người, những loại quả họ sẽ? Bốn câu trả lời.

  1. Vâng, chúng ta biết hành tinh chúng ta là đủ tốt. Nhưng mỗi năm có khoáng sản mới. Đôi khi họ thậm chí còn gợi ý cấu trúc sẽ không hoạt động mà không cần X-quang.
  2. Nhiều nhà khoa học đang cố gắng để cải thiện các tính chất của vật liệu hiện có. Những chất này phải chịu các loại khác nhau của điều trị (áp suất, nhiệt độ, laser và những thứ tương tự. D.). Đôi khi trong cấu trúc của chúng để thêm hoặc loại bỏ các yếu tố từ nó. Hiểu những gì chuyển dịch cơ cấu nội bộ đồng thời diễn ra, sẽ nhiễu xạ tia X trên tinh thể.
  3. Đối với một số ứng dụng (ví dụ, đối với tia laser truyền thông hoạt động, thẻ nhớ, bộ phận quang học của hệ thống quan trắc) tinh thể phải phù hợp một cách chính xác. Do đó, cấu trúc của chúng được kiểm tra bằng phương pháp này.
  4. Nhiễu xạ tia X - đây là cách duy nhất để tìm ra bao nhiêu và những gì đã xảy ra trong giai đoạn tổng hợp trong các hệ thống đa thành phần. Ví dụ về các hệ thống như vậy có thể đóng vai trò là yếu tố của một công nghệ gốm hiện đại. Sự hiện diện của giai đoạn không mong muốn có thể kéo theo những hậu quả nghiêm trọng.

các hoạt động không gian

Nhiều người đã hỏi: "Tại sao chúng ta có một đài thiên văn khổng lồ quay quanh Trái Đất, tại sao chúng ta cần rover, nếu nhân loại vẫn không giải quyết vấn đề nghèo đói và chiến tranh?"

Mọi người đều có thể tìm thấy lập luận của họ "cho" và "chống", nhưng rõ ràng là nhân loại phải là một giấc mơ.

Do đó, nhìn vào các ngôi sao, chúng ta bây giờ có thể nói chắc chắn rằng chúng ta biết về họ nhiều hơn và nhiều hơn nữa mỗi ngày.

X-quang của các quá trình xảy ra trong không gian, không đạt được bề mặt của hành tinh chúng ta, họ được hấp thụ bởi khí quyển. Nhưng phần này của quang phổ điện từ có rất nhiều dữ liệu về hiện tượng năng lượng cao. Do đó, các công cụ, nghiên cứu X-quang, nên được đặt bên ngoài quỹ đạo Trái Đất. Nhà ga hiện đang nghiên cứu các mục sau đây:

  • tàn dư của vụ nổ siêu tân tinh;
  • các trung tâm của các thiên hà;
  • sao neutron;
  • lỗ đen;
  • va chạm của các đối tượng lớn (thiên hà, các nhóm của các thiên hà).

Đáng ngạc nhiên, đối với một loạt các dự án truy cập vào các trạm hiện có sẵn cho sinh viên và thậm chí học sinh. Họ nghiên cứu đến từ không gian sâu của chùm tia X: nhiễu xạ, nhiễu, phổ trở thành chủ đề mà họ quan tâm. Và một số người dùng rất trẻ của đài thiên văn vũ trụ làm cho những khám phá. Người đọc tỉ mỉ có thể, tất nhiên, cho rằng họ có một cái gì đó chỉ có hình ảnh thời gian ở độ phân giải cao để xem xét và thông báo chi tiết tinh tế. Và tất nhiên, tầm quan trọng của việc khám phá, như một quy luật, chỉ có hiểu được nhà thiên văn học nghiêm túc. Nhưng trường hợp này được truyền cảm hứng cho những người trẻ tuổi để đảm bảo rằng cuộc sống của họ dành cho thám hiểm vũ trụ. Và mục tiêu này là đáng để noi theo.

Vì vậy, để đạt được Vilgelma Konrada Röntgen phát hiện truy cập vào các kiến thức và cơ hội để chinh phục các hành tinh khác sao.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 vi.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.