Röntgenuntersuchung von Kristallen

Röntgenuntersuchung von Kristallen.

Der sicherste und genaueste Weg, um Mineralien zu identifizieren und zu identifizieren, vor allem ihre innere Struktur, ist die Verwendung von Röntgenmethoden, d.h.. Bestehend darin, Röntgenstrahlen durch den getesteten Kristall zu leiten. Diese Strahlen wurden von v entdeckt 1895 r. W.. Röntgen, das gab ihnen den Namen Röntgenstrahlen. In einigen Ländern, besonders angelsächsisch, Dieser Name wird noch heute verwendet, in anderen wird der Begriff Röntgenstrahlen oder Röntgenstrahlen verwendet. Unsichtbare Röntgenstrahlen, genau wie optische Strahlung, das heißt, Licht, es ist elektromagnetische Strahlung. Es unterscheidet sich vom sichtbaren Licht um weniger 1000 mal die Wellenlänge, und deshalb mit größerer Einsicht, weil es durch dicke Schichten von Körpern gehen kann, die für Licht undurchsichtig sind. Beim Durchgang durch Materie werden Röntgenstrahlen absorbiert und gestreut und verursachen verschiedene Arten von Phänomenen, z.B.. Verdunkelung des fotografischen Films, Hiermit werden die Testergebnisse mit diesen Strahlen aufgezeichnet.

Zur Erzeugung von Röntgenstrahlen werden ständig verbesserte und technisch einwandfreie Geräte eingesetzt. Ihre wesentlichen Bestandteile sind die Röntgenröhre und der Hochspannungsgenerator. Röntgenstrahlen werden durch Beschuss der Anode der Röntgenröhre mit Elektronen erzeugt, die von der Kathode gesendet werden. Die Kathode ist eine Glühlaufspirale, die die Elektronenquelle darstellt. Die Anode besteht aus solchen Metallen, wie Wolfram, Kupfer, kobalt, Eisen oder Chrom. Unter dem Einfluss des Beschusses mit Hochgeschwindigkeits-Elektronenprojektilen, die ihnen durch Hochspannung verliehen werden, Die Anode selbst wird zu einer Quelle neuer Strahlung - Röntgenstrahlen.

W. 1912 r. Deutscher Physiker M.. Erklärte Laue, das, da die Kristalle eine Netzwerkstruktur haben, und Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen mit einer Länge ähnlich dem Abstand zwischen Atomen im Kristallgitter, Wenn sie durch den Kristall gehen, sollten diese Wellen auf die Atome seines Gitters gebogen werden. Die Gültigkeit dieser Ansicht wurde von Laue und seinen Schülern experimentell bewiesen. Sie führten einen Röntgenstrahl durch einen Kristall und erhielten ein Bild auf einer außerhalb angeordneten Fotoplatte, ein Röntgenbild genannt, Zeugnis für die Ablenkung des Strahlenbündels. Dieses Experiment bestätigte die Gitterstruktur des Kristalls und die elektromagnetische Natur der Röntgenstrahlen. Das Röntgen der Mineralien ermöglichte eine direkte Untersuchung ihrer inneren Struktur.

Röntgenkristalle nach der Laue-Methode: ein Diamant, b - rubinu, c - Chrysoberyl, d - Quarz, e - berylu
Quarzröntgen (Bergkristall) erhalten durch das Rotationskristallverfahren. Röntgenstrahlen, die nach der Pulvermethode erhalten wurden.

In der Mitte des Röntgenbildes befindet sich ein Fleck, der von ungebogenen Strahlen herrührt. Kleinere Punkte werden darum gruppiert, Spuren von Biegestrahlen auf Atomen, aus denen das Gitter besteht. Die Anordnung dieser Punkte hängt eng mit der Symmetrie des überbelichteten Kristalls zusammen. Dieses Phänomen tritt am deutlichsten auf, Wenn Röntgenstrahlen in Richtung der Achse der kristallographischen Symmetrie übertragen werden - auf der Grundlage des Punktesystems - kann seine Vielzahl erkannt werden.

Röntgenuntersuchungen von Mineralien können mit verschiedenen Methoden durchgeführt werden. Abhängig von der verwendeten Methode werden unterschiedliche Röntgenbilder erhalten. Methoden gehören zu den wichtigsten: Lauego, rotierende Kristall- und Pulverbeschichtung.

Bei der Gussmethode wird ein Einkristall fixiert (Einkristall) wird durch einen Röntgenstrahl geröntgt. Im Kristallgitter sind die Strahlen des Primärstrahls in bestimmte Richtungen gebogen. Die Strahlen gebeugter Strahlen werden auf einem Röntgenfilm aufgezeichnet, senkrecht zur Richtung des Primärstrahls. Das erhaltene Röntgenmuster informiert über die Symmetrie des Kristalls in der Richtung, in dem der Kristall dem Primärstrahl ausgesetzt war.

Bei der Rotationskristallmethode wird der Testkristall um eine Achse senkrecht zum Röntgenstrahl gedreht. Auf dem erhaltenen Röntgenbild ist die durch die Strahlen gebeugter Strahlen verursachte Schwärzung der Emulsion entlang der Schicht angeordnet. Durch Erstellen von drei Röntgenbildern in drei kristallografischen Richtungen ist es möglich, die Gitterkonstanten a aus dem Abstand zwischen den Konturen zu bestimmen., b, c.

Die Pulvermethode besteht darin, sehr feine Partikel zu röntgen, zufällig angeordnete Körner aus pulverisiertem Mineral. Das Röntgenpulvermuster gibt einen Überblick über die Strahlen, die vom Gitterkristallgitter nacheinander in zunehmenden Winkeln gebeugt werden. Die Pulvermethode ermöglicht viele verschiedene Mineraluntersuchungen, Mindest. ihre Identifizierung und Bestimmung von Netzwerkkonstanten.

Seit der Entdeckung der Möglichkeit, Röntgenstrahlen zur Untersuchung der inneren Struktur zu verwenden, hat die Kristallographie enorme Fortschritte gemacht. Röntgenuntersuchungen ermöglichten es, die innere Struktur der Kristalle mit ihren physikalischen Eigenschaften und ihrer chemischen Zusammensetzung zu verknüpfen. Sie bestätigten auch die früheren Theorien über das Gitter und die Arten der räumlichen Symmetrie bei der Verteilung von Atomen. Dies ermöglichte es, das genaue Mineral in vielen Gruppen zu bestimmen, die richtige Verteilung der Ionen (Kationen und Anionen) gehalten durch elektrostatische Kräfte im Zusammenhang mit chemischer Valenz. Dank dieser Forschung konnten präzisere chemische Formeln vieler komplexer Verbindungen ermittelt werden, was wiederum eine rationale Klassifizierung der Mineralien ermöglichte. Dies gilt insbesondere für Silikate, ist die am häufigsten vorkommende Gruppe von Mineralien.

Bestätigung durch Röntgenmethoden der Netzwerktheorie; Die Kristallkonstruktion ist zur Grundlage der modernen Röntgenanalyse ihrer Struktur geworden. Erfolge auf diesem Gebiet wurden zur Grundlage eines neuen Wissenschaftszweigs - der Kristallochemie - interessant; ist die Beziehung zwischen der Struktur von Mineralien und ihrer chemischen Zusammensetzung.

Die Verwendung von Röntgenmethoden ermöglicht die Identifizierung von Edelsteinen, wenn andere Methoden fehlschlagen, und chemische Analysen können aus verständlichen Gründen nicht verwendet werden. Diese Methoden werden insbesondere zur Unterscheidung zwischen Natur- und Kunststeinen eingesetzt, die immer perfekter werden und zu einem ernsthaften Konkurrenten von Natursteinen werden. Der Diamant kann durch Röntgenverfahren leicht von verschiedenen Imitationen unterschieden werden, Die Zahl hat in letzter Zeit zugenommen (synthetische Steine).