Röntgenundersökning av kristaller

Röntgenundersökning av kristaller.

Det säkraste och mest exakta sättet att identifiera och identifiera mineraler, särskilt deras interna struktur, är användningen av röntgenmetoder, dvs.. som består i att passera röntgen genom den testade kristallen. Dessa strålar upptäcktes av v 1895 r. W. Röntgen, vilket gav dem namnet röntgenstrålar. I vissa länder, särskilt angelsaxiska, detta namn används fortfarande idag, i andra används termen röntgen eller röntgen. Osynliga röntgenstrålar, precis som optisk strålning, det vill säga ljus, det är elektromagnetisk strålning. Det skiljer sig mindre från synligt ljus 1000 gånger våglängden, och därför med större insikt, eftersom det kan passera genom tjocka lager av kroppar ogenomskinliga för ljus. Vid passering genom materia absorberas och sprids röntgenstrålar och orsakar olika typer av fenomen, t.ex.. mörkare av den fotografiska filmen, som används för att registrera testresultaten med dessa strålar.

För produktion av röntgenstrålar används ständigt förbättrade och tekniskt perfekta enheter. Deras väsentliga komponenter är röntgenröret och högspänningsgeneratorn. Röntgen genereras genom bombardemang av röntgenrörets anod med elektroner som skickas av katoden. Katoden är en glödande spiral som är källan till elektroner. Anoden är gjord av sådana metaller, som volfram, koppar, kobolt, järn eller krom. Under inflytande av bombardemang med höghastighetselektronprojektiler som överförs till dem av högspänning, själva anoden blir en källa till ny strålning - röntgenstrålar.

W 1912 r. Tysk fysiker M.. Laue uppgav, att eftersom kristallerna har en nätverksstruktur, och röntgenstrålar är elektromagnetiska vågor med en längd som liknar avståndet mellan atomer i kristallgitteret, när de passerar genom kristallen bör dessa vågor böjas mot dess atomer. Giltigheten av denna uppfattning bevisades experimentellt av Laue och hans elever. De passerade en röntgenstråle genom en kristall och fick en bild på en fotografisk platta placerad utanför den, kallas en röntgenbild, vittnar om strålstrålens avböjning. Detta experiment bekräftade kristallens gitterstruktur och röntgenstrålarnas elektromagnetiska natur. Röntgen av mineralerna möjliggjorde en direkt studie av deras inre struktur.

Röntgenkristaller erhållna enligt Laue-metoden: en diamant, b - rubinu, c - krysoberyl, d - kvarts, e - berylu
Röntgen av kvarts (bergkristall) erhålls med den roterande kristallmetoden. Röntgenstrålar erhållna med pulvermetoden.

Röntgenbildens centrum är upptagen av en fläck som härrör från oböjda strålar. Mindre poäng är grupperade runt den, vara spår av böjande strålar på atomer som utgör galler. Arrangemanget av dessa punkter är nära relaterat till symmetrin för den överexponerade kristallen. Detta fenomen förekommer tydligast, när röntgenstrålar sänds i riktning mot kristallografisk symmetriaxel - på grundval av punktsystemet kan dess mångfald kännas igen.

Röntgenundersökningar av mineraler kan utföras med olika metoder. Beroende på vilken metod som används, erhålls olika röntgenbilder. Metoder är bland de viktigaste: Lauego, roterande kristall och pulverlackering.

I Cast-metoden fixeras en enda kristall på plats (enda kristall) röntgen av en röntgenstråle. I kristallgitteret böjs strålarna från primärstrålen i vissa riktningar. Strålarna från diffrakterade strålar registreras på en röntgenfilm, vinkelrätt mot primärstrålens riktning. Det erhållna röntgenmönstret informerar om kristallens symmetri i riktningen, där kristallen exponerades för primärstrålen.

I den roterande kristallmetoden roteras testkristallen runt en axel vinkelrät mot röntgenstrålen. På den erhållna röntgenbilden är svärtningen av emulsionen orsakad av strålarna från diffrakterade strålar anordnad längs skiktet. Genom att göra tre röntgenbilder i tre kristallografiska riktningar är det möjligt att bestämma gitterkonstanterna a från avståndet mellan konturerna., b, c.

Pulvermetoden består i röntgen av mycket fina partiklar, slumpmässigt ordnade korn av pulveriserat mineral. Röntgenpulvermönstret ger en översikt över strålarna diffrakterade av gitterkristallgitteret successivt i ökande vinklar. Pulvermetoden möjliggör många olika mineralstudier, m.in. deras identifiering och bestämning av nätverkskonstanter.

Sedan upptäckten av möjligheten att använda röntgenstrålar för att studera intern struktur har kristallografi utvecklats enormt. Röntgenundersökningar gjorde det möjligt att länka kristallernas inre struktur med deras fysiska egenskaper och kemiska sammansättning. De bekräftade också de tidigare teorierna om gallret och typerna av rumslig symmetri i fördelningen av atomer. Detta gjorde det möjligt att fastställa exakt mineral i många grupper, rätt fördelning av joner (katjoner och anjoner) hålls av elektrostatiska krafter relaterade till kemisk valens. Tack vare denna forskning var det möjligt att fastställa mer exakta kemiska formler för många komplexa föreningar, vilket i sin tur gjorde det möjligt att genomföra en rationell klassificering av mineraler. Detta gäller särskilt för silikater, är den vanligaste gruppen av mineraler.

Bekräftelse med röntgenmetoder för nätverksteori; kristallkonstruktion har blivit grunden för modern röntgenanalys av deras struktur. Prestationer inom detta område blev grunden för en ny gren av vetenskapen - kristallkemi - intressant; är förhållandet mellan mineralernas struktur och deras kemiska sammansättning.

Användningen av röntgenmetoder möjliggör identifiering av ädelstenar, när andra metoder misslyckas, och kemisk analys kan inte användas av förståeliga skäl. Dessa metoder används särskilt för att skilja mellan naturliga och syntetiska stenar, som är mer och mer perfekta och blir en seriös konkurrent till naturstenar. Diamanten kan lätt skiljas genom röntgenmetoder från olika imitationer, antalet som har ökat nyligen (syntetiska stenar).