X線回折とは何ですか？

この記事では、X線回折のようなものを説明しています。 これは、このような現象とその応用の物理的根拠を説明しています。

新素材の技術開発

イノベーション、ナノテクノロジー - 現代世界の動向。 革命的な新しい材料についてのレポートの完全なニュース。 しかし、少数の人々は巨大な研究装置の科学者は、既存の技術では、少なくとも小さな改善を作成するために必要なものを実現しています。 それに人々を助ける基本的な現象の一つ、 - X線回折。

電磁放射線

開始するには、そのような電磁放射ことを明確にする必要があります。 任意の移動帯電体は、それ自体の周りに電磁界を作成します。 これらのフィールドは、さらに深宇宙の真空がそれらから自由ではない、すべての周りみなぎります。 こうした分野では、周期的な外乱それは空間に伝播することができるならば、彼らは電磁放射と呼ばれています。 このような波長、周波数およびそのエネルギーなどの概念を記述するために使用されます。 どのエネルギー直感的に透明な波長 - 同位相との間の距離（例えば、二つの隣接するピーク間）。 より高い波長（従って、周波数）、より少ないエネルギー。 リコール、これらの概念を簡単かつ明確にどのようなX線回折を記述する必要があります。

電磁スペクトル

電磁光線のすべての様々な特別な規模に収まります。 波長に依存し、（最短のに最長で）区別：

• 電波。
• テラヘルツ波。
• 赤外線波。
• 可視波長;
• 紫外線波長;
• X線波長。
• ガンマ線。

したがって、私たちは放射線に興味を持っていることは非常に小さい波長と最も高いエネルギーを持っている（それは時々ハードと呼ばれています）。 そこで、私たちはどのようなX線回折の説明に来ます。

X線の起源

放射エネルギーが高いほど、難しくは人為的にそれを得るためです。 それが熱を伝達されるので、火を広げ、人は、赤外線の多くを受け取ります。 しかし、空間的な構造上のX線回折があったこと、それは多くのハードワークが必要です。 コアの近くに位置してい原子の殻から電子をノックアウトあれば、電磁放射のこの種は、解放されます。 、上記に配置された電子はホール、その遷移を充填し、X線光子を提供することを求めます。 また、これらの高エネルギー線によって生成される量（例えば、電子）を有する荷電粒子の重制動下。 これにより、結晶格子のX線回折は、エネルギーの十分に大きな量の消費を伴います。

次のように工業規模では、この放射線は、以下のとおりです。

1. カソードは、高エネルギーの電子を放出します。
2. 電子はアノード材料に面します。
3. 電子は劇的に（それがX線を放出する）遅くなります。
4. 別の場合では、電子はまた、X線を発生する陽極材料の原子の低軌道を有する粒子を遅らせるノック。

X線の任意の他の電磁放射は、それ自身の範囲を有するように、それを理解することも必要です。 それは、この放射線が広く十分に使用されて行きます。 誰もが肺の中の骨折または形成はX線の助けを借りて探していることを知っています。

結晶構造

今、私たちは、X線回折法であるものに近づいてきました。 これを行うには、固体の構造を説明します。 科学では、固体本体は、結晶状態の物質と呼ばれています。 木材、粘土または固体のガラスが、彼らは主なものが欠けている：周期構造を。 しかし、結晶は、この驚くべき性質を持っています。 この現象の非常に名前がその本質が含まれています。 まず、結晶中の原子がしっかりと固定されていることを理解する必要があります。 それらの間の接触の原子が格子内を移動できるように、ある程度の弾性を持っていますが、彼らはあまりにも強いです。 このようなエピソードも可能ですが、非常に強力な外部の衝撃で。 金属結晶が屈曲する場合、例えば、異なるタイプの点欠陥が形成されている：原子が他に、形成位置、席を離れるいくつかの場所に - それは欠陥の導入を形成し、間違った位置に移動されます。 折り畳み結晶ではそのスリムな結晶構造を失い、それが緩んで、非常に欠陥があります。 金属は、そのプロパティを失ったとして、そのため、一度曲がっていないクリップが、使用しない方が良いです。

原子が強固に固定されている場合、それらは液体のようにランダムに互いに対して位置決めすることができません。 それらの相互作用のエネルギーを最小にするように、彼らは自分自身を整理する必要があります。 したがって、原子が格子状に配置されています。 各グリッド内の空間に特別な方法で配置された原子の最小セットがある - 結晶の単位セルです。 そのすべてが放送した場合、つまり、任意の方向に移動することにより、相互にエッジを組み合わせることが、我々は全体の結晶を得ます。 モデル - しかし、それはこれがあることを覚えておく価値があります。 任意の実際の結晶は欠陥があり、完全に正確な翻訳を達成することはほとんど不可能です。 現代のシリコンメモリ素子は、理想的な結晶に近接しています。 しかし、彼らの生産は、エネルギーや他のリソースの膨大な量を必要とします。 研究室では、科学者たちは、さまざまな種類のコミット構造ですが、原則として、それらを作成するためのコストが大きすぎます。 任意の方向に同じ原子が互いに同じ距離に配置されます。しかし、ここでは、すべての結晶が理想的であると仮定しましょう。 このような構造は、格子と呼ばれています。

結晶の構造の研究

結晶のX線回折することができ、この事実によるものです。 結晶の周期構造は、その中に他の方向に比べにおける複数の原子面の一部を作成します。 原子の相互の配置 - 時々これらは、時には格子面対称性を、与えられています。 各プレーンは、その名称が割り当てられます。 平面間の距離は非常に小さい：数オングストロームのオーダー（リコールオングストローム- 10 ^-10 M又は0.1ナノメートルです）。

しかし、任意の実際の結晶で一方向の面でも非常に小ロット。 方法としてX線回折は、この事実を使用：一方向平面の方向を変更されたすべての波は、加算され、出力信号が十分に明確である与えます。 だから、科学者たちは、領域が結晶内でこれらの面に位置しており、結晶構造の内部構造に判断されているかを把握することができます。 ただし、データだけでは十分ではありません。 傾斜角に加えて、平面間の距離を知る必要があります。 それがなければ、構造の異なるモデルの何千ものを得ることができますが、正確な答えを知りません。 科学者は、平面間の距離を知る方法については後述します。

回折現象

我々はすでに、結晶の空間格子上でどのようなX線回折の物理的根拠を与えています。 しかし、我々はまだ、回折現象の本質を説明していません。 したがって、回折 - 障害（電磁含む）波の曲げ。 この現象は、線形光学の法則に違反すると思われるが、そうではありません。 それは密接に干渉や、光子などの波特性と接続されています。 光路は、角を回って「見る」ことができるので、光子の回折のため、障害物の価値がある場合。 どのくらい遠くまで光伝搬ストレートの方向から逸脱することは障害物の大きさに依存します。 障害物が小さいほど、小さい電磁波の長さであるべきです。 すなわち、このような短い波長を用いて単結晶上になぜX線回折である：平面間の距離が非常に小さい、光学光子は、それらの間「を介して取得」、及びだけ表面から反射単にありません。

このような概念は本当ですが、それは現代科学では狭すぎると考えられています。 その定義、ならびに一般的な知識の本方法の症状回折波を拡張します。

1. 空間波構造の変化。 例えば、いくつかの好ましい方向のビーム広がり又は波の波数の偏差の波展開の角度。 これは、障害物の波の曲げ関連現象のこのクラスにあります。
2. スペクトルにおける膨張波。
3. 波の偏光を変化させます。
4. 変換波の位相構造。

一緒にその背後にある狭い間隙における光ビームの方向は、我々はないものを参照しているという事実が、いくつかの光高値を担う干渉と回折現象、。 高次、ギャップの中央から最も遠いです。 また、実験の適切な製剤で通常の縫い針（自然に薄い）の影を正確に針ではなく最小値より、光の最大があり、いくつかのバンドに分割されます。

式ブラッグ

我々は、既に最終信号が結晶内で同じ傾きを有する面から反射されたすべてのX線光子から追加されたことを述べています。 しかし、正確に計算された構造は、もう一つの重要な割合を可能にします。 それは無用X線回折だろうがなければ。 2dsinƟ=Nλ：ブラッグの式は次のようになります。 ここで、D - スリップ角度（ブラッグ角）、または面への入射角、N - - 回折ピークの次数、λ - 波長傾きθと同じ角度を有する平面間の距離。 データ取得及び光が落下する角度のために使用されるX線スペクトルが正確にどのように知られているので、この式を使用すると、dの値を計算することを可能にします。 少し私たちの上にこの情報がないと正確に物質の構造を得ることは不可能であると述べました。

X線回折の近代的な使用

疑問が生じる：結果のどのような彼らは意志、この分析を必要とするものの場合には、科学者たちは、本当にすべての世界の構造を検討されておらず、おそらく主に新規物質の生産に人が関与していませんか？ 四件の回答。

1. はい、私たちは私たちの惑星は十分知っています。 しかし、毎年新しい鉱物があります。 時には彼らも、X線のない構造が機能しません示唆しています。
2. 多くの科学者は、既存の材料の特性を改善しようとしています。 これらの物質は、様々な治療法（圧力、温度、レーザー等。D.）に供されます。 時には、その構造中にそれから要素を追加または削除します。 結晶で同時に内部再編が行われたものを、意志X線回折を理解します。
3. いくつかの用途（例えば、レーザ活性媒体、メモリーカード、観察系の光学素子のための）結晶を正確に適合しなければなりません。 そのため、その構造は、このメソッドを使用してテストされています。
4. X線回折 - これは多成分系における合成段階で起こったのか、多くのと何かを見つけるための唯一の方法です。 このようなシステムの例には、近代的な技術のセラミック素子であってもよいです。 異相の存在は重大な結果を伴うことがあります。

宇宙活動

多くの人が求めている：「私たちは地球を周回する巨大な展望を持っていないのはなぜ人類は依然として貧困と戦争の問題を解決していない場合は、なぜ我々は、ローバーが必要なのでしょうか？」

誰もがして、「反対」「ために」その引数を見つけることができますが、人類が夢でなければならないことは明らかです。

そのため、星を見て、我々は今、私たちが毎日、より多くのそれらについて知っていることを確信を持って言うことができます。

スペースで発生過程のX線は、それらが大気に吸収され、私たちの惑星の表面に到達しません。 しかし、電磁スペクトルのこの部分は、高エネルギーの現象に関するデータをたくさん持っています。 そのため、ツールは、X線を勉強し、地球軌道を超えて配置する必要があります。 現在、以下の項目を検討し、既存の駅：

• 超新星爆発の残骸。
• 銀河の中心。
• 中性子星。
• ブラックホール。
• 大規模なオブジェクトの衝突（銀河の銀河、グループ）。

驚くべきことに、これらの局へのプロジェクトへのアクセスのさまざまな学生、さらには学童に利用可能です。 これらは、X線ビームの深宇宙からの研究：回折、干渉、スペクトルが関心の対象となります。 そして、宇宙ベースの観測所のいくつかの非常に若いユーザーが発見してください。 細心の読者は、当然のことながら、彼らは微妙な細部を検討し、気づくために、高解像度での時間のイメージを持っている何かを持っていると主張していることがあります。 そしてもちろん、発見の重要性は、原則として、唯一の深刻な天文学者を理解しています。 しかし、そのような場合には、宇宙探査に命を捧げることを確認するために、若い人たちを鼓舞しています。 そして、この目標は、従うことは価値があります。

だから、Vilgelma コンラダ・ロンゲン達成するためには、他の惑星を征服するために恒星の知識と機会へのアクセスを発見しました。