Tài liệu Nhiễu xạ tia X bởi các tinh thể pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM
KHOA VẬT LÝ

Tổng quát về tia X

Tinh thể

Nhiễu xạ tia X

Các phương pháp phân tích tin
h thể bằng tia X

Ứng dụng
I. Tổng quát về tia X
I. Tổng quát về tia X

Năm 1895,
Röntgen tình cờ
phát hiện ra tia X.

Năm 1901, Ông
đoạt giải Nobel
1. Tia X là gì?
Wilhelm Conrad Roentgen
(1845–1923)
I. Tổng quát về tia X
I. Tổng quát về tia X

là một dạng của sóng điện từ.


có bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10
nm

có 2 loại: tia X cứng và tia X mềm
1. Tia X là gì?
I. Tổng quát về tia X
I. Tổng quát về tia X
1. Tia X là gì?
TÍNH CHẤT

Khả năng xuyên thấu lớn.

Gây ra hiện tượng phát quang ở một số chất.

Làm đen phim ảnh, kính ảnh.

Ion hóa các chất khí.

Tác dụng mạnh lên cơ thể sống, gây hại cho
sức khỏe.
I. Tổng quát về tia X
I. Tổng quát về tia X
2. Cách tạo ra tia X

Tia X được phát ra khi các electron hoặc các hạt mang điện
khác bị hãm bởi một vật chắn và xuất hiện trong quá trình
tương tác giữa bức xạ γ với vật chất.

Thông thường để tạo ra tia X người ta sử dụng electron.
II. Tinh thể

II. Tinh thể
1. Cấu trúc

Tinh thể là sự sắp xếp tuần hoàn trong không gian
của các nguyên tử hoặc phân tử
II. Tinh thể
II. Tinh thể
2. Chỉ số Miller
nút : hkl
chiều : [hkl]
mặt : (hkl)

Một họ mặt song song và cách đều nhau được biểu
thị bằng các chỉ số Miller như nhau.
II. Tinh thể
II. Tinh thể
2. Chỉ số Miller

Họ mặt có chỉ số Miller càng nhỏ có khoảng cách
giữa hai mặt kế nhau càng lớn và có mật độ các nút
mạng càng lớn.
II. Tinh thể
II. Tinh thể
3. Mạng đảo

Mặt phẳng trong không gian thực có thể biểu diễn
bằng một nút mạng trong không gian đảo.

Mỗi nút mạng đảo tương ứng với một mặt (hkl) của
tinh thể.

. . . 1
. . . 0
a a b b c c
a b b c c a
∗ ∗ ∗
∗ ∗ ∗

= = =


== = =


uur uur uur
r r r
Vectơ a, b, c là các vectơ đơn vị tinh thể
Vectơ a*, b*, c* là các vectơ đơn vị của ô cơ bản trong mạng đảo
III. Nhiễu xạ tia X
III. Nhiễu xạ tia X
1. Hiện tượng

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ
trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn
của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu
nhiễu xạ.

Chiếu lên tinh thể một chùm tia X, mỗi nút mạng trở
thành tâm nhiễu xạ và mạng tinh thể đóng vai trò
như cách tử nhiễu xạ.
III. Nhiễu xạ tia X

III. Nhiễu xạ tia X
2. Định luật Vulf – Bragg

Định luật Bragg giả thiết
rằng mỗi mặt phẳng nguyên
tử phản xạ sóng tới độc lập
như phản xạ gương.

Phương trình Vulf – Bragg:
2 sind
hkl
n
λ θ
=
n được gọi là “bậc phản xạ”

Phương trình này biểu thị mối quan hệ giữa góc các tia
nhiễu xạ θ và bước sóng tia tới λ, khoảng cách giữa các mặt
phẳng nguyên tử d.
III. Nhiễu xạ tia X
III. Nhiễu xạ tia X
3. Cường độ nhiễu xạ

Nhiễu xạ bởi điện tử tự do:
( )
4
2
0
2 2 4
sin 2

e
e
I I
r m c
θ
=

Nhiễu xạ bởi nguyên tử:
Thừa số tán xạ nguyên tử f mô tả hiệu suất tán xạ trên một hướng riêng biệt

Nhiễu xạ bởi ô mạng cơ bản:
( ) ( )
2 2
g g g
I F
ψ
= µ
Với ψ
g
là hàm sóng của chùm nhiễu xạ,
F
g
là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X)
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
1. Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:

Giữ nguyên góc tới θ và
thay đổi bước sóng λ để

thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ
Bragg.

Chùm tia X liên tục được
chiếu lên mẫu đơn tinh thể
và tia nhiễu xạ được ghi
nhận bởi các vết nhiễu xạ
trên phim.
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
1. Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:

Trên ảnh Laue ta thấy các
vết nhiễu xạ phân bố theo
các đường cong dạng elip,
parabol hay hyperbol đi qua
tâm ảnh.

Các đường cong này gọi là
các đường vùng bởi mỗi
đường cong đó chứa các vết
nhiễu xạ của các mặt thuộc
một vùng mặt phẳng trong
tinh thể.
P
O
2φ
S
0

M
à
n

p
h
i
m
S
1
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
1. Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
1. Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp ảnh Laue:

Phương pháp phản xạ:
Các vết nhiễu xạ nằm trên
đường hyperbol.

Phương pháp truyền qua :
Các vết nhiễu xạ nằm trên
một đường elip.
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
1. Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp đơn tinh thể quay:


Giữ nguyên bước sóng λ và thay đổi góc
tới θ.

Phim được đặt vào mặt trong của
buồng hình trụ cố định, đơn tinh thể
được gắn trên thanh quay đồng trục với
buồng.

Tất cả các mặt nguyên tử song song với
trục quay sẽ tạo nên các vết nhiễu xạ
trong mặt phẳng nằm ngang.

Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của
cường độ nhiễu xạ vào góc quay 2θ.
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
1. Nhiễu xạ đơn tinh thể
Phương pháp đơn tinh thể quay:
Phổ của NaCl với catot là Cu
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
IV. Phương pháp phân tích tinh thể
2. Nhiễu xạ đa tinh thể
Phương pháp bột:

Quay mẫu và quay đầu thu
(detector) chùm nhiễu xạ trên
đường tròn đồng tâm.

Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ

thuộc của cường độ nhiễu xạ
với 2 lần góc nhiễu xạ (2θ).

Phương pháp bột cho phép
xác định được thành phần
hóa học và nồng độ các chất
có trong mẫu.
V. Ứng dụng
V. Ứng dụng

Thường được dùng trong chụp ảnh y tế, nghiên cứu tinh
thể,

Máy nhiễu xạ tia X dùng để phân tích cấu trúc tinh thể rất
nhanh chóng và chính xác, ứng dụng nhiều trong việc phân
tích các mẫu chất, sử dụng trong nghiên cứu, trong công
nghiệp vật liệu, trong ngành vật lí, hóa học và trong các lĩnh
vực khác.

Tuy nhiên tia X có khả năng gây ion hóa hoặc các phản ứng
có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người, do đó bước sóng,
cường độ và thời gian chụp ảnh y tế luôn được điều chỉnh
cẩn thận để tránh tác hại cho sức khỏe.
TƯ LIỆU THAM
KHẢO
TƯ LIỆU THAM
KHẢO
1. Kỹ thuật phân tích vật liệu rắn – Lê Khắc Bình
2. Vật lý đại cương – Lương Duyên Bình
3. />%E1%BA%A1_tia_X

4. />%C3%BAc_tinh_th%E1%BB%83
5. />%E1%BB%8Dc_tia_X
CÁM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
CÁM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI
CÁM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
CÁM ƠN THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI
ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI