Røntgenundersøkelse av krystaller

Røntgenundersøkelse av krystaller.

Den sikreste og mest nøyaktige måten å identifisere og identifisere mineraler på, spesielt deres interne struktur, er bruk av røntgenmetoder, dvs.. bestående i å føre røntgen gjennom den testede krystall. Disse strålene ble oppdaget av v 1895 r. W. Roentgen, som ga dem navnet røntgenstråler. I noen land, spesielt angelsaksisk, dette navnet brukes fortsatt i dag, i andre brukes begrepet røntgen eller røntgen. Usynlige røntgenbilder, akkurat som optisk stråling, det vil si lys, det er elektromagnetisk stråling. Det skiller seg mindre fra synlig lys 1000 ganger bølgelengden, og derfor med større innsikt, fordi den kan passere gjennom tykke lag med kropper ugjennomsiktig til lys. Når du går gjennom materie, blir røntgenstråler absorbert og spredt og forårsaker forskjellige typer fenomener, f.eks.. mørkgjøring av den fotografiske filmen, som brukes til å registrere testresultatene med disse strålene.

For produksjon av røntgenstråler brukes stadig forbedrede og teknisk perfekte enheter. Deres essensielle komponenter er røntgenrøret og høyspenningsgeneratoren. Røntgenstråler genereres ved bombardement av røntgenrørets anode med elektroner sendt av katoden. Katoden er en glødende spiral som er kilden til elektroner. Anoden er laget av slike metaller, som wolfram, kobber, kobolt, jern eller krom. Under påvirkning av bombardement med høyhastighets elektronprosjektiler formidlet til dem av høyspenning, selve anoden blir en kilde til ny stråling - røntgenstråler.

W 1912 r. Tysk fysiker M.. Uttalte Laue, at siden krystallene har en nettverksstruktur, og røntgenstråler er elektromagnetiske bølger med en lengde som ligner avstanden mellom atomer i krystallgitteret, når de passerer gjennom krystallet, bør disse bølgene bøyes på atomene i gitteret. Gyldigheten av dette synet ble bevist eksperimentelt av Laue og hans studenter. De førte en stråle av røntgenstråler gjennom en krystall og fikk et bilde på en fotografisk plate plassert utenfor den, kalt et røntgenbilde, vitner om avbøyning av strålen. Dette eksperimentet bekreftet krystallgitterstrukturen og røntgenstrålenes elektromagnetiske natur. Røntgen av mineralene tillot en direkte studie av deres indre struktur.

Røntgenkrystaller oppnådd etter Laue-metoden: a - diamant, b - rubinu, c - chrysoberyl, d - kvarts, e - berylu
Røntgen av kvarts (bergkrystall) oppnådd ved roterende krystallmetode. Røntgenstråler oppnådd ved pulvermetoden.

Sentrum av røntgenbildet er okkupert av en flekk som stammer fra ubøyelige stråler. Mindre poeng er gruppert rundt det, være spor etter bøyende stråler på atomer som utgjør gitteret. Arrangementet av disse punktene er nært knyttet til symmetrien til den overeksponerte krystallen. Dette fenomenet forekommer tydeligst, når røntgenstråler overføres i retning av krystallografisk symmetriakse - på grunnlag av punktsystemet kan dens mangfold gjenkjennes.

Røntgenundersøkelser av mineraler kan utføres ved forskjellige metoder. Avhengig av metoden som brukes, oppnås forskjellige røntgenbilder. Metoder er blant de viktigste: Lauego, roterende krystall og pulverlakk.

I Cast-metoden festes en enkelt krystall på plass (enkeltkrystall) er røntgen av en røntgenstråle. I krystallgitteret er strålene til primærbjelken bøyd i visse retninger. Bjelkene fra diffrakterte stråler registreres på en røntgenfilm, vinkelrett på retningen til primærbjelken. Det oppnådde røntgenmønsteret informerer om krystallets symmetri i retning, der krystallet ble utsatt for primærstrålen.

I roterende krystallmetoden roteres testkrystallen rundt en akse vinkelrett på røntgenstrålen. På det oppnådde røntgenbildet er svertingen av emulsjonen forårsaket av bjelkene fra diffrakterte stråler anordnet langs laget. Ved å lage tre røntgenbilder i tre krystallografiske retninger er det mulig å bestemme gitterkonstantene a fra avstanden mellom konturene., b, c.

Pulvermetoden består i røntgen av veldig fine partikler, tilfeldig ordnede korn av pulverisert mineral. Røntgenpulvermønsteret gir en oversikt over bjelkene som blir trukket av gitterkrystallgitteret suksessivt i økende vinkler.. Pulvermetoden muliggjør mange forskjellige mineralstudier, m.in. deres identifikasjon og bestemmelse av nettverkskonstanter.

Siden oppdagelsen av muligheten for å bruke røntgenstråler for å studere indre struktur, har krystallografi utviklet seg enormt. Røntgenundersøkelser tillot å koble den indre strukturen til krystallene med deres fysiske egenskaper og kjemiske sammensetning. De bekreftet også de tidligere teoriene om gitteret og typene romlig symmetri i fordelingen av atomer. Dette gjorde det mulig å etablere det nøyaktige mineralet i mange grupper, riktig fordeling av ioner (kationer og anioner) holdt av elektrostatiske krefter relatert til kjemisk valens. Takket være denne undersøkelsen var det mulig å etablere mer presise kjemiske formler for mange komplekse forbindelser, som igjen gjorde det mulig å gjennomføre en rasjonell klassifisering av mineraler. Dette gjelder spesielt for silikater, å være den mest utbredte gruppen av mineraler.

Bekreftelse ved hjelp av røntgenmetoder for nettverksteori; krystallkonstruksjon har blitt grunnlaget for moderne røntgenanalyse av strukturen. Prestasjoner på dette feltet ble grunnlaget for en ny vitenskapsgren - krystallkjemi - interessant; er forholdet mellom strukturen til mineraler og deres kjemiske sammensetning.

Bruk av røntgenmetoder gjør det mulig å identifisere edelstener, når andre metoder mislykkes, og kjemisk analyse kan ikke brukes av forståelige grunner. Disse metodene brukes spesielt for å skille mellom naturlige og syntetiske steiner, które są coraz doskonalsze i stają się poważnym konkurentem kamieni naturalnych. Metodami rentgenograficznymi można łatwo odróżnić diament od różnych naśladownictw, antall som har økt i det siste (syntetiske steiner).