Xác định hàm hấp thu tổng quát dùng nhiễu xạ x quang cho bề mặt ELLIPSOID sử dụng phương pháp đo

vi

MỤC LỤC

 TRANG

 i
 ii
 iii
 iv
 vi
 viii
MỞ ĐU 1
1.  1
2. Tình hình  2
3 4
 4
 4
 4
7.  5
 5
Chng 1.TỔNG QUAN 6
 6
1.2  7
 7
1.4   8
 9
 10

vii

Chng 2.C SỞ Lụ THUYẾT 17
2.1  17
2.2  18
2.3  21
2.4         
 24
2.5  28
Chng 3.XÂY DNG MỌ HÌNH BÀI TOÁN 32
 32
 34
 34
Chng 4. KHO SÁT HÀM HẤP THU TỔNG QUÁT 40
 40
4.2 Tr
0
42
4.3   46
4.4   49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54
TÀI LIU THAM KHO 55
PHỤ LỤC 57

viii

DANH SÁCH CÁC CH VIẾT TẮT

 : 




.

SWL
: 







.
2

: .


d
(hkl)
: (hkl).
n : .
h : .
V : 








.
(P) : 






(Q) : 







 





.
:  

















.

o
: .
 : 
.

o
: tia t.

:  .

: .
 :    
-inclination.
a : 

 .
b : 












.

:   .
AB : 











.
ix

BC : 


















.
R : .
r : .
dr : 







.

: .

d

: 







.
L : 

















.

x

DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 1.1: X 8
Hình 1.2:   8

Hình 1.3 9
Hình 1.4 10
Hình 1.5:  11
Hình 1.6 
o
12
Hình 1.7:  13
Hình 1.8  14
Hình 1.9 
0
 15
Hình 2.1:  19
Hình 2.2:  20
Hình 2.3:  20
Hình 2.4:  22
Hình 2.5:  25
Hình 2.6:  26
Hình 2.7:   29
Hình 2.8:  
o
29
Hình 2.9:   30
Hình 2.10:  
o
31
Hình 3.1: 32
Hình 3.2:  33
Hình 3.3:  34
Hình 3.4:  35
Hình 3.5:  35

Hình 3.6:  36
xi

Hình 3.7:  38
Hình 4.1:  42
Hình 4.2:  43
Hình 4.3: 
0
45
Hình 4.4: 
0
46
Hình 4.5:  48
Hình 4.6: 
góc  = 30
0
49
Hình 4.7:  50
Hình 4.8:  51
Hình 4.9:  52
Hình 4.10:  53
Hình 4.11:  54






Trang 1

MỞ ĐU

1. Đặt vn đề
ng sun ti trong chi tit, phát sinh trong quá trình gia công nhit, gia
c quá trình luyn thép, là nguyên nhân gây bin dng hoc phá hy chi
tinh ng sung trong quá trình x lý và
ci thiu kin làm vic ca chi tit.
ng ng sut không phá hc nghiên
cu và ng dng ngày càng nhiu x c
s dng ph bin vm rõ rnh chính xác ng su dàng t
ng hóa.
u x X quang, ng sut nh t v nh
cng nhiu x.   nh cng nhiu x thì vic tính
toán ng ca h s LPA (yu t Lotentz, yu t phân cc và yu t hp th)
i vi chi tit phi chính xác. Yu t Lorenzt và yu t phân cu phép
 binn v i yu t hp th. Vì vy vic nghiên
cu yu t hp th này có vai trò quan tri vng sut dùng
nhiu x X quang.u tìm ra công thc tính h s hp th bng
-inclination) c ng ng sut
bng nhiu x còn s d 
0

-inclination) c 
0
.  na, vinh ng
sut trên mt din tích b mt mu s gii hn din tích chiu x u này s
 nhiu x gim, khi chiu x trên mt din tích gii hn v
n tích chiu x này phn.
T u x --inclination) dn
ng hp tính toán là gii hn và không gii hn din tích chiu x. Vì tác

Trang 2

ng ca h s n giá tr ng sut ph thuc vào b rng nhiu x, nên
ng ca h s LPA cc kim tra trên các vt mu có b rng
nhiu x khác nhau. Chiu sâu nhiu x   c kim tra và so sánh vi
nhi
Din tích chiu x ci nh (1mm
2
 100mm
2
) nên khi nhiu x
lên mu phng hoc mu có bán kính cong ln thì xem phn tip xúc gia tia X và
mt phng. a mu gim thì s tip xúc gia
tia X và m cong này ca mu s ng trc tip ti giá tr
hp thu tia X ca mu. Tuy nhiên, trong các máy nhiu x  hin nay ch
áp dng công thc hp thu trên b mt phng  tính toán cho nhing hp
u này dn ti kt qu  khi nhiu x lên m
vic nh hàm hp thu tng quát có th áp dng cho c mt phng và mt cong
là v cp thit hin nay.
2. Tình hình nghiên cu trong vƠ ngoƠi nc
2.1 Nghiên cu  c
- Cullity  nhiu x b hp th trên b mt phng. T
công thc ca Cullity, Koistinen tìm ra công thc hàm hp th tia X trên mt mt
phng vu . Các nghiên c ra mi
góp phnh chính xác các yu t  nhiu x tia X.
- p thu trên b mt tr và b mt cu vi din tích
chiu x b gii hn. Trong nghiên cu này, Taizo ch xét các phân t nhiu x t b
mt vt mu ti mt lp vt liu có chiu sâu th
0


0
). Tuy
nhiên, tia X không phi dng li ti chiu sâu thm 
0
(ching tia
X) mà còn tip tc xuyên qua.Vì th nu ch dng li ti chiu sâu thm 
0
khi
nghiên cu nhiu x s dn ti sai sót trong giá tr  tng.

Trang 3

- Thu hàm hp thu trên b mt phng cho các
 và  khi gii hn và không gii hn din tích nhiu x. 
mt nghiên cu hoàn thi cho các nghiên cu, tính toán sau này.
2.2 Nghiên cu  c
- Lê Minh T  nh hàm hp th trên b mt hình tr b 
u c nh góc ti  và 
o
mà không khng ch tit din tia X. Trong
nghiên cu này, tác gi  cp ti chiu dài tr và không th hin giá tr
chiu dài xuyên thu  c th.
- Nguyn Th Hu hàm hu 
không gii hn din tích tia X trên b mt Ellipsoid.Nghiên cu c
hàm hp thu trên b mt tng quát, có th áp dng trên các b mt khác nhau bng
. Tuy nhiên, ch Hng vc mt áp dng c th
nào.
- Nguy i nghiên cu hàm hp thu trên vt li ng,
dng mt phng, b, .Tác gi n dng nhiu gi thuyt

i tia X áp dng cho vt liu Texture và tin hành mô phng
hp khác nhau. Nghiên c m i, áp du x
X quang cho vt li nh ng su
 Vit Nam, nhu cu tính toán ng sut , trong
u v tính ng sut dùng nhiu x X quang vn còn nhiu thiu
nh. Xut phát t , tác gi ch tài: Xác đnh hàm
hp thu tng quát dùng nhiu x X quang cho bề mặt Ellipsoid sử dng
phng pháp đo
”, vi mong mun góp phn xây dng và phát tric
nghiên cu ng suu x X quang.


Trang 4

3. Mc đích ca đề tài
nh ng ca biên dng vt mu ti giá tr hp thu khi nhiu x X
nh công thc hp thu tng quát áp dng cho c mt phng và mt
cong.
4. ụ nghĩa ca đề tài
4c
c hàm hp th tng quát áp dng cho c mt phng và mt cong. Qua
n ch sai s khi tính toán cho các b mt khác nhau.
4.2 c tin
Hoàn thinh h s hp th còn thiu. T kt qu t
c, tin hành ng dng vào trong các máy nhiu x  hin nay.
5. Đối tng và khách thể nghiên cu
- ng nghiên cu: s hp th tia X khi nhiu x X quangca vt mu có
biên dng Ellipsoid.
- Khách th nghiên cc tính nhiu x X quang; cu trúc, biên dng vt
mu; c

6. Nhim v ca đề tài và gii hn đề tài
Nghiên cc tính ca tia X, s ng ca biên dng vt mu n s
hp th  nh hàm hp thu ca b mt Ellipsoid khi
nhiu x X quang, s d. Bii công th áp
dng cho b mt phng và b mt cong.
B mt Ellipsoid nghiên c c gii hn v  c R
1
=R
2
=R
a
,
R
3
=R
b
. S do , c  
0
. Tia X s dng
c tính Cr   s hp th µ = 873.3 cm
-1
.

Trang 5

7. Phng pháp nghiên cu
- Nghiên cu lý thuyt cu trúc tinh th và lý thuyt nhiu x X quang.Tham
kho các tài lin s hp th ca vt liu.
- Nghiên cc, phn t hu h gii quyt các
tích phân trong lu

- S dng phn m gii quyc.
Cc v bng phn mm Autocad 2007.
8. Kt cu ca lun văn
Ni dung thuyt minh ca lum:
- Phn m u.
- ng quan.
-  lý thuyt.
- 3: Xây dng mô hình bài toán.
- o sát hàm hp thu tng quát.
- Kt lun và kin ngh.
- Tài liu tham kho.
- Ph lc.

Trang 6

Chng 1
TỔNG QUAN

1.1 Gii thiu về tia X
c phát hii Rontgen, mt nhà vi
c. Không ging v    ng, các tia X không nhìn th c
ng thng và tác dng lên các t
a, tia X có kh y, g, phn mm c và các
vt chn sáng khác.
Tia X quang là bc x n t  c sóng ngn
 a tia X là angstrom (
o
10
A 10 m



), tia X dùng trong nhiu x có
c sóng xp x 0.5  2.5
o
A
         c sóng
6000
o
A
.
c phát ra khi các hn chuyng b hãm lt ngt, các
n t tc s dng cho mc to ra trong mt ng tia
X có cha ngun t n cc kim lon th c to ra gia các
cc, khon t s bay ti cc tiêu và va chm
vi vn tc cao. Tia c to ra tm va chng. Hu
hng chuyng ca electron va chm vào mc tiêu s chuyn thành
nhit phc to thành tia X.[6]
Khi các tia phát ra t mc phân tích thì chúng gm hn hc
sóng khác nhau và s i c c sóng ph thun th
ng phát.


Trang 7

1.2 Lch sử ca tia X
-  xut mt thí nghim nhm kim tra bn
cht sóng c  ra rng nu c sóng

gn
bng vi khong cách d gia các mt phng nguyên t trong các tinh th

p vào tinh th s làm xut hin các hiu ng giao thoa.
- u tiên Le Galley ch to máy phát tia   cu
trúc dng bt.
- u tiên gii thiu rng rãi và bán máy nhiu x 
tinh th có cu trúc dng bt.
-  u nhng th  u x dng bt dùng r 
nghiên cu nhng vt liu có c chnh.
-  liu nhiu x
có cu trúc dng bt.
-  khác lu tiên ng dng
 bc x tia X.
1.3 To tia X
n t hoc các hn khác b 

t vt
chn và xut hia bc x  vi vt cht.
 ti ta s dn t  gia tn t i
 ng nh ng hp dùng các loi hn khác.
 c sóng cc ngn công sut ln có th s dng bêtatron. Trong
mt s ng hp nghiên cu cu trúc bi ta còn s dng các
ngung v phóng x.
c to ra trong m hai cn trong bung chân
c ch ra trong hình 1n t c sinh ra do nung nóng catot
nhin t c v phía anot
ng nn t vi vn tc ln tc làm ngui bng

Trang 8

c. S tng cn t do va chm vi anot kim loc chuyn
 ng ch khong mt ph ng (<1%) ca tia

n t chuyn thành tia X, phn ln b tiêu tái dng nhit ti anot kim loi
c làm lnh.

Hình 1.1:  gii thiu các thành phn chính ca ng phát tia X.[2]
1.4 Đặc điểm đng bc x

Hình 1.2:  ph tia X ci th c khác nhau.[6]

Trang 9

Nu th c dùng t ng phóng n t 
dòng ci xp chng lên nhau s xut hin hing quang phng
 dòng ci  c tính bc x  hình 1.2.
Ph tia X cc gii thiu trong hình 1.2, là mt ph bao gm mt
c sóng. Vi mi th c - th t gic mt
ph tia X liên tc gm nhic sóng khác nhau. Ph liên tn t
mng do mt lot va chm vi các nguyên t anod. Vì mn t mt
ng ca nó theo mt cách khác nhau nên ph ng liên tc hay các
c to thành. Nu mn t mt toàn b ng trong mt
va chm vi mt nguyên t bia thì to ra mng ln nht
c sóng ngn nhc sóng này gi là gii hn sóng ngn ( 
SWL

trong hình 1.2 m vn t 25keV.
1.5 ng dng ca tia X
c ng dng rng rãi trong nhiu ngành: y ha cht, hoá hc, vt liu
hng . . . T khi có tia X, có mt ngành khoa hc mi xut hin liên
n nghiên cu vt liu nh -c
m ng dng, phân tích X-c chia thành ba ngành: phân tích cu trúc
bng tia X, phân tích ph tia X và tìm khuyt tt bng tia X.

Hình 1.3: ng dng ca tia X.
nh ch bng tia X (trái), máy quét an ninh ti sân bay (gia), máy rà bom
mìn bng tán x X quang (phi).


Trang 10

Phân tích cu trúc bng tia X: Phân tích cu trúc theo các nh nhiu x tia X khi nó
tán x trên cht k nghiên cu s sp xp các nguyên t trong
tinh th. Nh phân tích cu trúc bi ta còn có th nghiên cu gin
 trng thái ca các hnh ng su
ca các ht tinh th, nghiên cu s phân hy ca các dung dch r

a) Máy phân tích thành phn hp kim b) Máy phân tích khuyt tt mi hàn
Hình 1.4: ng dng ca tia X.

1.6 Các nghiên cu hàm hp thu trc đơy
 H s hp th khi nhiu x lên b mt phc Cullity tìm ra khi tin
hành nhiu x tia X lên mt mu phng. H s hp th này ph thuc vào chiu dài
ca tia ti và tia nhiu x  mt vt mu.[6]
  rng là 1cm, s chiu lên mt mt phng vt m
trong ca vt mu s nhiu x ti mt nguyên t  mt là mt khong
x, có b dày là dx và chiu dài phân t u x là L (hình 1.5).

Trang 11


Hình 1.5: Nhiu x lên mu phng
 nhiu x trên mt phng s là:

dI
D
= I
o
abe
-2(AB + BC )
dV (1.1)
Vi a: 









()
b: h s phng tia ti trên m th tích (ph thuc
tính tia X ví d -K, Cr-K, Cu-K, Co-K . . .)
AB + BC: chiu dài tia tn phân t b nhiu x 
dV : th  nhiu x.
 

sin
1
L


sin

x
AB 


sin
x
BC 
(1.2)
Suy ra dI
D
=

sin
abIo
e
-(1/sin

+ 1/sin

)
dx (1.3)
 nhiu x b hp th trên b mt phng mà Cullity
ng minh. T công thc (1.3)Koistinentìm ra công thc hàm hp thu tia X lên
mt mt phng vu  c nh góc  áp dng cho vt ling
ng:
1 tan cotA


(1.4)

Trang 12

 Xut phát t nhng nghiên cu trên, trong lu      
u hàm h và  khi gii hn và
không gii hn din tích nhiu x.[8]



C nh
Gii hn din tích b nhiu x
Không gii hn
Có gii hn

Iso-

o

1-cot(-
o
)cot
cos
o
[1-cot(-
o
)cot]

1-tancot
sin(+)[1-tancot]

Side-


o

1+tan(-
o
)cot
cos sin
o
[1+tan(-
o
)cot]

1
cos sin

t qu nghiên cu hoàn thin, c tính toán trên vt mu phng vi
nhit qu  lý lun, nn tng cho các
nghiên cu sau này. Tác gi n dng kin thc này vào trong quá trình thc
hi tài.
 n hành nghiên cu nhiu x trên b mt tr b


 c nh góc 
o
n tích nhiu x b gii hn bi mt tm
phng.[10]

Hình 1.6u  c nh góc 
o

Trang 13

Trong đó, r: bán kính ti phân t nhiu x.
R: bán kính hình tr

: góc quét (gii hn vùng nhiu x), ph thuc vào b rng 2.

: góc to bi tia t

: góc to bi tia nhiu x 

: góc nhiu x.
 nhiu x
dI = ab


sin
)sin( 
I
o
e
),(

rLc
rdrd

(1.5)

(1.6)


=

+  (1.7)

=

-  (1.8)
Vi :Lc(r,  ): 

















,
ph thuc vào hai yu t là r và

.

c nghii 2 

Hình 1.7:  nhiu x trên b mt tr
)sin()(cos)sin()(cos),(
222222

 rrRrrRrLc

Trang 14

Nhn xét :
 c  .
 Taizo ch kho sát góc nhiu x 2 nm trong khong 152
o
n 170
o
.
  nhiu x t ci ti góc 156
0
,góc ng t 152
o
n khong
gn 156
0
 nhiu x n (hp th gim dn) và t 156
0

n 170
0
 nhiu x gim dn (hp th n).

 Taizo ch xét ti phân t nhiu x có chi
0
u này
gây thi      n các phn t bên trong. Mc dù
   các phân t này là rt nh   i tính toán n thì
 nhiu x sau cùng mi chính xác.

 Lê Minh T nhiu x b hp thu trên b mt hình tr mà
không gii hn din tích tia X khi chiu ti mu tr bu  c
nh góc  và 
o
.[5]
  nhiu x trên b mt tr bu  c nh góc .

Hình 1.8u  c nh góc  trên b mt tr.[5]


Trang 15

 nhiu x:
I=










sin
2
sin
2
sin
2
2
2sinsin
2
RRR
o
eRee
HabI










(1.9)
Hay:
2
sin
2
1
(sin (sin 2 ))

2
R
o
I abI H e R


   


  
(1.10)
H s hp th:
2
sin
sin (sin 2 )
R
A e R


  

  
(1.11)

sin =
r
B
2
hoc  = arcsin(
r

B
2
) (1.12)
r = R -  (: 

  = 0
o
, ph thuc tính tia X và vt liu
m

  nhiu x trên b mt tr bu  c nh góc 
o.


Hình 1.9u  c nh góc 
0
trên b mt tr.[5]
 nhiu x:
(sin sin )
sin sin
22
2 sin
(sin sin ) sin sin (1 )
(sin sin )
R
o
abI H
I R e
  



    
  


   




(1.13)


Trang 16

H s hp th:
(sin sin )
sin sin
2
sin
(sin sin ) sin sin (1 )
(sin sin )
R
A R e
  


    




   




(1.14)


=
r
B
2
hoc

= arsin(
r
B
2
)
r = R -  ( :  

 = 0
o
, ph thuc tính tia X và vt
liu m.

Trang 17

Chng 2
C SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Hin tng nhiu x tia X
Nhiu x c tính chung ca các sóng và có th  thay
i cách x s ca các tia sáng hoc các sóng khác do s a nó vi vt
chc ht ta coi rng nguyên t c lp, nu tia X chiu vào nguyên t thì
n t s ng quanh v trí trung bình cn t b
hãm (mng) nó s phát x tia X.
Quá trình hp th và tái phát bc x n t c gi là tán x, s dng
khái nim photon, ta có th nói rng photon tia X b hp th bi nguyên t và
c phát x. Khi không có s i v 
ng gia photon ti và photon phát x ta có th nói rng s bc x là tán x 
h tán x i ch là mng photon.
Nu nguyên t c la chn không phi coi là tán x t nhiu

n t, vì khi y nguyên t cha mn t nm  các v trí quanh ht
nhân, mng t ta bit rng không có mt biu din chính xác
nào v nguyên t.
Khi hai sóng gi vào nguyên t chúng b tán x bn t ng ti, hai
sóng tán x ng tc gi là cùng pha (hay theo thut ng khác là kt
hp) ti mc và sau tán x, nói
cách khác hiu qung (hiu pha) bng không. Nu hai sóng là cùng pha thì
ci sóng ca chúng là thng hàng. Nu cng hai sóng này, tc ly t
ca chúng, thì ta nhc m g
Các sóng tán x  không cùng pha ti mt sóng khi hiu qung

Trang 18

c và sau khi tán không phi là s nguyên lc sóng. Nu ta
cng hai sóng này li  mt sóng thì th sóng tán x nh i biên
 sóng tán x bn t ng ti.
Cho rng các nguyên t là xp sít nhau và mi nguyên t u tia X
tán x, các sóng tán x t mi nguyên t giao thoa vi nhau, nu các sóng là cùng
pha thì xut hing, nu lch pha 180
o
thì xy ra s giao thoa tt.
Tia nhiu x có l ng hp ca mt ln sóng tán x chng cht.
i vi tia nhiu x có th c thì không có s giao thoa tt hoàn toàn.
 mô t hing nhiu x t ng: tán x, giao thoa
và nhiu x. Có s khác nhau gia ba thut ng này.
 Tán x: Tia ti va chm vi mm vt ch, m vt cht này tr
thành mt ngun bc x th cp phát bc x (tia tán xng khác nhau.
Tia tán x và tia tng có th bng nhau (tán x i) hoc khác
nhau (tán x i).
 Giao thoa: Là hing cng hp sóng. Có gng (các sóng

ti cùng pha) và giao thoa trit tiêu (các sóng tc pha).
 Nhiu x: là s ng ca nhit sóng tán x.
2.2 Mng tinh thể
Mng li tinh th (cu trúc tinh th) là mng li không gian ba chiu trong 
nút m cu trúc (nguyên t, ion, phân t).
-  là mng tinh th nh nht mà bng cách tnh tin nó theo hng ca
ba trc tinh th ta có th c toàn b tinh th. M i
các thông s:
+ Hng s mng: a, b, c, , , 
+ S  cu trúc : n

Trang 19

+ S phi trí.
 c khít.

Hình 2.1: Cu trúc m trong mng tinh th.
Trong mi tinh th có rt nhiu h mt phu
nhau. Mi mt h mt phng song song này ng 3 ch s h k l (gi
là ch s  nh ch s h, k, l ca mt mt phng bt k trong
mi tinh thc ht cn chn gc to  O và ba trc xut phát t O là Ox,
Oy, Oz. Thông s  theo trc Ox là a, theo Oy là b và theo Oz là c. Ví d mt 1
trên Hình 2.2 ct Ox  m ng vi 1/2 thông s  (a/2), ct Oy  m ng
vi mt thông s  (b/1) ct Oz  m ng vi 1/3 thông s  (c/3). Ly
giá tr ngho ca các s c ch s h k l ca mt 1 là 2 1 3. Có mt h
các mt phu m có ghi mt 2. H mt
phi là h mt 2 1 3, có mt 1 gn vi gc to  nht. Hình 2.3 gii thiu
ch s Mile ca mt s mt phng khác nhau.[1]