Examen aux rayons X des cristaux

Examen aux rayons X des cristaux.

Le moyen le plus sûr et le plus précis d'identifier et d'identifier les minéraux, surtout leur structure interne, est l'utilisation de méthodes de radiographie, c'est à dire.. consistant à faire passer des rayons X à travers le cristal testé. Ces rayons ont été découverts par v 1895 r. W. Roentgen, qui leur a donné le nom de rayons X. Dans certains pays, surtout anglo-saxon, ce nom est encore utilisé aujourd'hui, dans d'autres, on utilise le terme rayons X ou rayons X. Rayons X invisibles, tout comme le rayonnement optique, c'est-à-dire la lumière, c'est un rayonnement électromagnétique. Il diffère de la lumière visible par moins 1000 fois la longueur d'onde, et donc avec une plus grande perspicacité, car il peut traverser d'épaisses couches de corps opaques à la lumière. En traversant la matière, les rayons X sont absorbés et diffusés et provoquent divers types de phénomènes, par exemple.. assombrissement du film photographique, qui est utilisé pour enregistrer les résultats du test avec ces rayons.

Pour la production de rayons X, des appareils constamment améliorés et techniquement parfaits sont utilisés. Leurs composants essentiels sont le tube à rayons X et le générateur haute tension. Les rayons X sont générés par le bombardement de l'anode du tube à rayons X avec des électrons envoyés par la cathode. La cathode est une spirale incandescente qui est la source d'électrons. L'anode est faite de tels métaux, comme le tungstène, cuivre, cobalt, fer ou chrome. Sous l'influence d'un bombardement avec des projectiles d'électrons à haute vitesse qui leur sont impartis par haute tension, l'anode elle-même devient une source de nouveau rayonnement - rayons X.

W 1912 r. Le physicien allemand M.. Laue a déclaré, que puisque les cristaux ont une structure de réseau, et les rayons X sont des ondes électromagnétiques d'une longueur similaire à la distance entre les atomes dans le réseau cristallin, lorsqu'elles traversent le cristal, ces ondes doivent se plier sur les atomes de son réseau. La validité de ce point de vue a été prouvée expérimentalement par Laue et ses étudiants. Ils ont fait passer un faisceau de rayons X à travers un cristal et ont obtenu une image sur une plaque photographique placée à l'extérieur., appelé une image radiographique, témoignant de la déviation du faisceau de rayons. Cette expérience a confirmé la structure en treillis du cristal et la nature électromagnétique des rayons X. La radiographie des minéraux a permis une étude directe de leur structure interne.

Cristaux de rayons X obtenus par la méthode Laue: un diamant, b - rubinu, c - chrysobéryl, d - quartz, e - béryl
Rayons X de quartz (cristal de roche) obtenu par la méthode du cristal rotatif. Rayons X obtenus par la méthode des poudres.

Le centre de l'image radiographique est occupé par une tache provenant de rayons non flexibles. Les petits points sont regroupés autour de lui, étant des traces de rayons de flexion sur les atomes constituant le réseau. La disposition de ces points est étroitement liée à la symétrie du cristal surexposé. Ce phénomène se produit le plus clairement, lorsque les rayons X sont transmis dans la direction de l'axe de symétrie cristallographique - sur la base du système de points, sa multiplicité peut être reconnue.

Les examens aux rayons X des minéraux peuvent être effectués par diverses méthodes. Selon la méthode utilisée, différentes images radiographiques sont obtenues. Les méthodes sont parmi les plus importantes: Lauego, cristal rotatif et revêtement en poudre.

Dans la méthode Cast, un monocristal est fixé en place (monocristal) est radiographié par un faisceau de rayons X. Dans le réseau cristallin, les rayons du faisceau primaire sont pliés dans certaines directions. Les faisceaux de rayons diffractés sont enregistrés sur un film radiographique, perpendiculaire à la direction de la poutre principale. Le diagramme de rayons X obtenu informe sur la symétrie du cristal dans la direction, dans lequel le cristal a été exposé au faisceau primaire.

Dans la méthode du cristal rotatif, le cristal de test est tourné autour d'un axe perpendiculaire au faisceau de rayons X. Sur l'image radiographique obtenue, le noircissement de l'émulsion provoqué par les faisceaux de rayons diffractés est disposé le long de la couche. En réalisant trois images aux rayons X dans trois directions cristallographiques, il est possible de déterminer les constantes de réseau a à partir de l'espacement entre les contours., b, c.

La méthode de la poudre consiste à radiographier des particules très fines, grains de minéral en poudre disposés au hasard. Le diagramme de poudre aux rayons X donne un aperçu des faisceaux diffractés par le réseau cristallin du réseau successivement à des angles croissants. La méthode de la poudre permet de nombreuses études minérales différentes, m.in. leur identification et détermination des constantes du réseau.

Depuis la découverte de la possibilité d'utiliser les rayons X pour étudier la structure interne, la cristallographie a énormément progressé. Les examens aux rayons X ont permis de relier la structure interne des cristaux avec leurs propriétés physiques et leur composition chimique. Ils ont également confirmé les théories antérieures sur le réseau et les types de symétrie spatiale dans la distribution des atomes. Cela a permis d'établir le minéral exact dans de nombreux groupes, la distribution correcte des ions (cations et anions) tenue par des forces électrostatiques liées à la valence chimique. Grâce à ces recherches, il a été possible d'établir des formules chimiques plus précises de nombreux composés complexes, qui à son tour a permis d'effectuer une classification rationnelle des minéraux. Cela est particulièrement vrai pour les silicates, étant le groupe de minéraux le plus abondant.

Confirmation par les méthodes de rayons X de la théorie des réseaux; la construction cristalline est devenue la base de l'analyse radiographique moderne de leur structure. Les réalisations dans ce domaine sont devenues la base d'une nouvelle branche de la science - la cristallochimie - intéressante; est la relation entre la structure des minéraux et leur composition chimique.

L'utilisation de méthodes à rayons X permet l'identification des pierres précieuses, lorsque d'autres méthodes échouent, et l'analyse chimique ne peut pas être utilisée pour des raisons compréhensibles. Ces méthodes sont notamment utilisées pour distinguer les pierres naturelles et synthétiques, qui sont de plus en plus parfaites et deviennent un concurrent sérieux des pierres naturelles. Le diamant peut être facilement distingué par des méthodes aux rayons X de diverses imitations, dont le nombre a augmenté récemment (pierres synthétiques).