Røntgenundersøgelse af krystaller

Røntgenundersøgelse af krystaller.

Den sikreste og mest nøjagtige måde at identificere og identificere mineraler på, især deres interne struktur, er brugen af ​​røntgenmetoder, dvs.. bestående i at føre røntgenstråler gennem den testede krystal. Disse stråler blev opdaget af v 1895 r. W. Roentgen, hvilket gav dem navnet røntgenstråler. I nogle lande, især angelsaksisk, dette navn bruges stadig i dag, i andre anvendes udtrykket røntgenstråler eller røntgenstråler. Usynlige røntgenstråler, ligesom optisk stråling, det vil sige lys, det er elektromagnetisk stråling. Det adskiller sig mindre fra synligt lys 1000 gange bølgelængden, og derfor med større indsigt, fordi det kan passere gennem tykke lag af legemer uigennemsigtige for lys. Når man passerer gennem stof, absorberes og spredes røntgenstråler og forårsager forskellige typer fænomener, f.eks.. mørkfarvning af den fotografiske film, som bruges til at registrere testresultaterne med disse stråler.

Til produktion af røntgenstråler anvendes konstant forbedrede og teknisk perfekte enheder. Deres væsentlige komponenter er røntgenrøret og højspændingsgeneratoren. Røntgenstråler genereres ved bombardement af røntgenrørets anode med elektroner sendt af katoden. Katoden er en glødende spiral, der er kilden til elektroner. Anoden er lavet af sådanne metaller, som wolfram, kobber, kobolt, jern eller krom. Under indflydelse af bombardementer med højhastigheds elektronprojektiler, der tilføres dem af højspænding, selve anoden bliver en kilde til ny stråling - røntgenstråler.

W 1912 r. Tysk fysiker M.. Sagde Laue, at da krystaller har en netværksstruktur, og røntgenstråler er elektromagnetiske bølger med en længde svarende til afstanden mellem atomer i krystalgitteret, når de passerer gennem krystallen, skal disse bølger bøjes på dets gitteratomer. Gyldigheden af ​​dette synspunkt blev bevist eksperimentelt af Laue og hans studerende. De førte en stråle af røntgenstråler gennem en krystal og fik et billede på en fotografisk plade placeret uden for den, kaldes et røntgenbillede, vidner om afbøjning af strålen. Dette eksperiment bekræftede krystalgitterstrukturen og røntgenstrålens elektromagnetiske natur. Røntgen af ​​mineraler tillod en direkte undersøgelse af deres indre struktur.

Røntgenkrystaller opnået efter Laue-metoden: a - diamant, b - rubinu, c - chrysoberyl, d - kvarts, e - berylu
Røntgen af ​​kvarts (bjergkrystal) opnået ved den roterende krystalmetode. Røntgenstråler opnået ved pulvermetoden.

Røntgenbilledets centrum er optaget af en plet, der stammer fra ubøjelige stråler. Mindre punkter er grupperet omkring det, at være spor af bøjningsstråler på atomer, der udgør gitteret. Arrangementet af disse punkter er tæt knyttet til symmetrien af ​​den overeksponerede krystal. Dette fænomen forekommer mest tydeligt, når røntgenstråler transmitteres i retning af krystallografisk symmetriakse - på basis af punktsystemet kan dens mangfoldighed genkendes.

Røntgenundersøgelser af mineraler kan udføres ved forskellige metoder. Afhængig af den anvendte metode opnås forskellige røntgenbilleder. Metoder er blandt de vigtigste: Lauego, roterende krystal og pulverlakering.

I Cast-metoden er en enkelt krystal fastgjort på plads (enkelt krystal) er røntgen af ​​en stråle af røntgenstråler. I krystalgitteret er strålerne fra den primære stråle bøjet i visse retninger. Strålerne fra diffrakterede stråler registreres på en røntgenfilm, vinkelret på retningen af ​​den primære stråle. Det opnåede røntgenmønster informerer om krystalsymmetrien i retningen, hvor krystallen blev udsat for den primære stråle.

I den roterende krystalmetode drejes testkrystallen omkring en akse vinkelret på røntgenstrålen. På det opnåede røntgenbillede er sorte af emulsionen forårsaget af strålerne fra diffrakterede stråler arrangeret langs laget. Ved at lave tre røntgenbilleder i tre krystallografiske retninger er det muligt at bestemme gitterkonstanterne a fra afstanden mellem konturerne., b, c.

Pulvermetoden består i røntgenstråling af meget fine partikler, tilfældigt arrangerede korn af pulveriseret mineral. Røntgenpulvermønsteret giver et overblik over bjælkerne trukket af gitterkrystalgitteret successivt i stigende vinkler. Pulvermetoden muliggør mange forskellige mineralundersøgelser, m.in. deres identifikation og bestemmelse af netværkskonstanter.

Siden opdagelsen af ​​muligheden for at bruge røntgenstråler til at studere intern struktur, har krystallografi udviklet sig enormt. Røntgenundersøgelser fik lov til at forbinde krystallenes indre struktur med deres fysiske egenskaber og kemiske sammensætning. De bekræftede også de tidligere teorier om gitteret og de typer rumlig symmetri i fordelingen af ​​atomer. Dette gjorde det muligt at etablere det nøjagtige mineral i mange grupper, den korrekte fordeling af ioner (kationer og anioner) holdes af elektrostatiske kræfter relateret til kemisk valens. Takket være denne forskning var det muligt at etablere mere præcise kemiske formler for mange komplekse forbindelser, hvilket igen gjorde det muligt at udføre en rationel klassificering af mineraler. Dette gælder især for silikater, at være den mest rigelige gruppe af mineraler.

Bekræftelse ved hjælp af røntgenmetoder til netværksteori; krystalkonstruktion er blevet grundlaget for moderne røntgenanalyse af deres struktur. Præstationer inden for dette felt blev grundlaget for en ny videnskabsgren - krystallokemi - interessant; er forholdet mellem mineralernes struktur og deres kemiske sammensætning.

Brug af røntgenmetoder muliggør identifikation af ædelsten, når andre metoder mislykkes, og kemisk analyse kan ikke bruges af forståelige grunde. Disse metoder anvendes især til at skelne mellem naturlige og syntetiske sten, som er mere og mere perfekte og bliver en seriøs konkurrent til natursten. Diamanten kan let skelnes ved røntgenmetoder fra forskellige efterligninger, antallet deraf er steget for nylig (syntetiske sten).