Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM
KHOA VẬT LÝ
Lớp SP Lý 2A
Nhóm 3
NHIỄU XẠ TIA X BỞI CÁC TINH THỂ
SV thực hiện:
Nguyễn Lê Anh
Nguyễn Tố Ái
Nguyễn Quốc Khánh
Nguyễn Ngọc Phương Dung
Trần Hữu Cầu
Trịnh Ngọc Diểm
NỘI DUNG
Tổng quát về tia X
Tinh thể
Nhiễu xạ tia X
Các phương pháp phân tích tinh thể bằng tia X
Ứng dụng
Tổng quát về tia X
Năm 1895, Röntgen tình cờ phát hiện ra tia X.
Năm 1901, Ông đoạt giải Nobel
Tia X là gì?
Tổng quát về tia X
là một dạng của sóng điện từ.
có bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nm
có 2 loại: tia X cứng và tia X mềm
Tia X là gì?
Tổng quát về tia X
Tia X là gì?
TÍNH CHẤT
Khả năng xuyên thấu lớn.
Gây ra hiện tượng phát quang ở một số chất.
Làm đen phim ảnh, kính ảnh.
Ion hóa các chất khí.
Tác dụng mạnh lên cơ thể sống, gây hại cho sức khỏe.
Tổng quát về tia X
Cách tạo ra tia X
Tia X được phát ra khi các electron hoặc các hạt mang điện khác bị hãm bởi một vật chắn và xuất hiện trong quá trình tương tác giữa bức xạ γ với vật chất.
Thông thường để tạo ra tia X người ta sử dụng electron.
Tinh thể
Cấu trúc
Tinh thể là sự sắp xếp tuần hoàn trong không gian của các nguyên tử hoặc phân tử
Tinh thể
Chỉ số Miller
nút : hkl
chiều : [hkl]
mặt : (hkl)
Một họ mặt song song và cách đều nhau được biểu thị bằng các chỉ số Miller như nhau.
Tinh thể
Chỉ số Miller
Họ mặt có chỉ số Miller càng nhỏ có khoảng cách giữa hai mặt kế nhau càng lớn và có mật độ các nút mạng càng lớn.
Tinh thể
Mạng đảo
Mặt phẳng trong không gian thực có thể biểu diễn bằng một nút mạng trong không gian đảo.
Mỗi nút mạng đảo tương ứng với một mặt (hkl) của tinh thể.
Vectơ a, b, c là các vectơ đơn vị tinh thể
Vectơ a*, b*, c* là các vectơ đơn vị của ô cơ bản trong mạng đảo

Nhiễu xạ tia X
Hiện tượng
Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ.
Chiếu lên tinh thể một chùm tia X, mỗi nút mạng trở thành tâm nhiễu xạ và mạng tinh thể đóng vai trò như cách tử nhiễu xạ.
Nhiễu xạ tia X
Định luật Vulf – Bragg
Định luật Bragg giả thiết rằng mỗi mặt phẳng nguyên tử phản xạ sóng tới độc lập như phản xạ gương.
Phương trình Vulf – Bragg:
n được gọi là “bậc phản xạ”
Phương trình này biểu thị mối quan hệ giữa góc các tia nhiễu xạ θ và bước sóng tia tới λ, khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử d.
Nhiễu xạ tia X
Cường độ nhiễu xạ
Nhiễu xạ bởi điện tử tự do:
Nhiễu xạ bởi nguyên tử:
 
Thừa số tán xạ nguyên tử f mô tả hiệu suất tán xạ trên một hướng riêng biệt
Nhiễu xạ bởi ô mạng cơ bản:
Với ψg là hàm sóng của chùm nhiễu xạ,
Fg là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X)
Phương pháp phân tích tinh thể
Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:
Giữ nguyên góc tới θ và thay đổi bước sóng λ để thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg.
Chùm tia X liên tục được chiếu lên mẫu đơn tinh thể và tia nhiễu xạ được ghi nhận bởi các vết nhiễu xạ trên phim.
Phương pháp phân tích tinh thể
Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:
Trên ảnh Laue ta thấy các vết nhiễu xạ phân bố theo các đường cong dạng elip, parabol hay hyperbol đi qua tâm ảnh.
Các đường cong này gọi là các đường vùng bởi mỗi đường cong đó chứa các vết nhiễu xạ của các mặt thuộc một vùng mặt phẳng trong tinh thể.
P
O
2φ
S0
Màn phim
S1
Phương pháp phân tích tinh thể
Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:
Phương pháp phân tích tinh thể
Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:
Phương pháp phản xạ: Các vết nhiễu xạ nằm trên đường hyperbol.
Phương pháp truyền qua : Các vết nhiễu xạ nằm trên một đường elip.
Phương pháp phân tích tinh thể
Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp đơn tinh thể quay:
Giữ nguyên bước sóng λ và thay đổi góc tới θ.
Phim được đặt vào mặt trong của buồng hình trụ cố định, đơn tinh thể được gắn trên thanh quay đồng trục với buồng.
Tất cả các mặt nguyên tử song song với trục quay sẽ tạo nên các vết nhiễu xạ trong mặt phẳng nằm ngang.
Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào góc quay 2θ.
Phương pháp phân tích tinh thể
Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp đơn tinh thể quay:
Phương pháp phân tích tinh thể
Nhiễu xạ đa tinh thể
Phương pháp bột:
Quay mẫu và quay đầu thu (detector) chùm nhiễu xạ trên đường tròn đồng tâm.
Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ với 2 lần góc nhiễu xạ (2θ).
Phương pháp bột cho phép xác định được thành phần hóa học và nồng độ các chất có trong mẫu.
Ứng dụng
Thường được dùng trong chụp ảnh y tế, nghiên cứu tinh thể,...
Máy nhiễu xạ tia X dùng để phân tích cấu trúc tinh thể rất nhanh chóng và chính xác, ứng dụng nhiều trong việc phân tích các mẫu chất, sử dụng trong nghiên cứu, trong công nghiệp vật liệu, trong ngành vật lí, hóa học và trong các lĩnh vực khác.
Tuy nhiên tia X có khả năng gây ion hóa hoặc các phản ứng có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người, do đó bước sóng, cường độ và thời gian chụp ảnh y tế luôn được điều chỉnh cẩn thận để tránh tác hại cho sức khỏe.
TƯ LIỆU THAM KHẢO
Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn – Lê Khắc Bình
Vật lý đại cương – Lương Duyên Bình
http://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%E1%BB%85u_x%E1%BA%A1_tia_X
http://vi.wikipedia.org/wiki/C%E1%BA%A5u_tr%C3%BAc_tinh_th%E1%BB%83
http://vi.wikipedia.org/wiki/Tinh_th%E1%BB%83_h%E1%BB%8Dc_tia_X
CÁM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI
CÁM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI