LUẬN ĐIỂM KHOA HỌC XÂY DỰNG PHỔ NHIỄU XẠ RƠNGHEN GIẢI THÍCH KẾT QUẢ KHI XÁC ĐỊNH PHỔ NHIỄU XẠ RƠNGHEN CỦA MUỐI ĂN VÀ TINH BỘT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
LỚP LỌC HÓA DẦU A- K56

1


Nhóm 1
Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện

1.Nguyễn Thị Thịnh
2.Đặng Thị Xoa
3.Triệu Thị Việt Anh

TS: Tống Thị Thanh Hương
2


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.LUẬN ĐIỂM KHOA HỌC XÂY DỰNG
PHỔ NHIỄU XẠ RƠNGHEN
2. GIẢI THÍCH KẾT QUẢ KHI XÁC ĐỊNH PHỔ NHIỄU XẠ RƠNGHEN CỦA MUỐI ĂN VÀ TINH BỘT

3


PHỔ NHIỄU XẠ RƠNGHEN

MỞ ĐẦU

NỘI DUNG

KẾT LUẬN


MỞ ĐẦU
Tầm quan trọng của tia Rơnghen và phổ Rơnghen.
Trong công nghiệp: tia X dùng để dò các lỗ hỏng khuyết tật trong các sản phẩm đúc.

5


MỞ ĐẦU
Trong y học: dùng để chiếu điện, chụp điện, chữa bệnh ung thư nông (gần ngoài da).

6


MỞ ĐẦU
Trong đời sống: kiểm tra hành lý của hành khách đi máy bay…

7


MỞ ĐẦU
Phổ Rơnghen để xác định

-

Cấu trúc phân tử vật chất

-

Xác định thành phần khoáng vật trong ngành địa
chất

-

Nguyên liệu trong luyện kim, gốm, sứ, thủy
tinh………..

Lát mỏng thạch học của đá móng Granite
8


1. Tổng quan về tia Rơnghen
Chữ

Chữ

NỘI DUNG

2. Phổ nhiễu xạ Rơnghen
Chữ

Chữ

3. Câu hỏi thảo luận

Chữ


NỘI DUNG
1.

Tổng quan về tia Rơnghen

1.1 Khái niệm
- Là một dạng sóng của điện từ

Wilhem Conrad Roentgen

- Có bước sóng trong khoảng 0,01÷ 1nm tương ứng với dãy tần số
30 PHz÷ 30 Ehz
- Năng lượng 120 eV ÷ 120 keV.
1.2 Phân loại
- Tia X cứng có bước sóng từ 0.01 ÷ 0.1nm có tính đâm xuyên mạnh hơn
- Tia X mềm có bước sóng từ 0.1 ÷ 1.0 nm có tính đâm xuyên yếu hơn.

10


1. Tổng quan về tia Rơnghen
1.3 Ống phát tia Rơghen

Ống phát tia
Rơnghen

Catot: thường là sợi dây đốt bằng vonfram, nhôm….dạng tròn để tập trung dòng e Anot: là những đĩa mỏng, không lõm làm bằng vonfram, nhôm được đặt nghiêng 45 o so với phương truyền

của dòng e-

11


1. Tổng quan về tia Rơnghen
1.4 Hoạt động của ống phát tia Rơnghen

•

Ống thủy tinh (thạch anh) có độ chân không cao từ

10-6 ÷ 10-7 mmHg.

•
•

Anot được đặt điện áp cao

•

Tia Rơnghen phát ra từ ống Crookes trên là bức xạ liên tục.

Chùm e- phát ra từ catot được gia tốc do điện áp cao ở anot, bay về anot với vận tốc lớn. Các e với
động năng lớn đập vào anot, phần lớn năng lượng biến thành nhiệt năng, phần nhỏ (~0.1%) được phát
ra dưới bức xạ Rơnghen.

12

1. Tổng quan về tia Rơnghen
1.5. Tính chất tia Rơnghen

 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

13


NỘI DUNG
2. Phổ nhiễu xạ Rơnghen
2.1. Khái niệm nhiễu xạ
- Nhiễu xạ là đặc tính chung của các sóng bị thay đổi khi tương tác với vật chất.
- Là sự giao thoa tăng cường của nhiều hơn một sóng tán xạ. Quá trình hấp thụ và tái phát bức xạ electron còn gọi là tán xạ.
Để mô tả hiện tượng nhiễu xạ người ta đưa ra 3 thuật ngữ sau :

•

Tán xạ (Scattering): là quá trình hấp thụ và tái bức xạ thứ cấp theo các hướng khác nhau

•

Giao thoa (Interference): là sự chồng chất của 2 hoặc nhiều sóng tán xạ tạo thành sóng tổng hợp.

•

Nhiễu xạ (Diffraction): là sự giao thoa tăng cường của nhiều sóng tán xạ

14


2. Phổ nhiễu xạ Rơnghen
2.2 Nhiễu xạ tia Rơnghen
- 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 Rơnghen, mỗi nút mạng trở thành tâm nhiễu xạ và mạng tinh thể đóng vai
trò như cách tử nhiễu xạ.

•

Các sóng tán xạ từ mỗi nguyên tử sẽ giao thoa với nhau, nếu các sóng cùng pha thì xuất hiện giao thoa tăng
cường, nếu lệch pha 180 độ thì giao thoa triệt tiêu.

15


2.Phổ nhiễu xạ Rơnghen
2.3. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen

•

Mạng tinh thể cấu tạo từ những nguyên tử hay ion, phân bố một cách đều đặn trong không gian
theo một quy luật xác định.

•

Mạng tinh thể đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt khi có chùm tia X chiếu tới.

•

Tia tới đến mặt phẳng nguyên tử nó sẽ phản xạ trên các nút mạng

•

Những tia phản xạ ở các nút mạng trên cùng một mặt phẳng có cùng một pha do quang trình của
chúng bằng nhau.

•

Những tia phản xạ ở các nút mạng trên những mặt phẳng khác nhau có pha khác nhau.

•

Hiệu quang trình giưa các tia phản xạ trên các mặt phẳng khác nhau cho thông số cấu trúc của
chất.
Phân tích cấu trúc mạng tinh thể

16


2.Phổ nhiễu xạ Rơnghen
2.4. Phương trình Vulf-Bragg
- Khi chiếu tia X vào vật rắn tinh thể thì xuất hiện các tia nhiễu xạ với cường độ và hướng khác nhau. Các hướng này
bị khống chế bởi bước sóng của bức xạ tới và bởi bản chất của mẫu tinh thể.

- Định luật Vulf – Bragg được đưa ra năm 1913 thể hiện mối quan hệ giữa bước sóng tia X và khoảng cách giữa các
mặt phẳng nguyên tử.
- Theo lý thuyết về cấu tạo tinh thể, những nguyên tử hay ion phân bố một cách trật tự đều đặn trong không gian theo
một quy luật xác định. Khoảng cách giữa các nguyên tử (ion) khoảng vài Å.

17


2.Phổ nhiễu xạ Rơnghen
- Khi chùm tia X đập vào tinh thể thì xuất hiện các tia nhiễu xạ với cường độ và các hướng khác

nhau.
- Định luật Bragg giả thiết rằng mỗi mặt phẳng nguyên tử phản xạ sóng tới độc lập như phản xạ
gương.
d: khoảng cách giữa
hai mp nguyên tử song song
λ : bước sóng của chùm tia
chiếu tới
θ : góc giữa chùm tia tới và
mặt phẳng phản xạ
n: bậc phản xạ

18


2. Phổ nhiễu xạ Rơnghen
- Điều kiện nhiễu xạ là hiệu quang lộ bằng số nguyên lần bước sóng.
Phương trình bragg có dạng:
nλ = 2d.sinθ
Phương trình này biểu thị mối quan hệ giữa góc các tia nhiễu xạ θ và bước sóng tia tới, khoảng cách giữa các

mặt phẳng nguyên tử. nếu định luật Bragg không được thỏa mãn thì sẽ không xảy ra hiện tượng giao thoa.
- Khi n > 1 các phản xạ được coi là phản xạ bậc cao và phương trình Bragg có thể viết như sau:
λ = 2(d /n)sinθ

19


2. Phổ nhiễu xạ Rơnghen
- Định luật Bragg là điều kiện cần nhưng chưa đủ cho nhiễu xạ tia X, vì nhiễu xạ chỉ có thể
chắc chắn xảy ra với các ô đơn vị có các nguyên tử ở ô góc mạng, còn các nguyên tử không ở
góc ô mạng mà ở các vị trí khác chúng hoạt động như các tâm tán xạ phụ lệch pha với các góc
Bragg nào đó
=> kết quả là mất đi một số tia nhiễu xạ theo phương trình phải có mặt.

20


3. Câu hỏi thảo luận
Xác định phổ nhiễu xạ rơnghen của hai
mẫu muối ăn và tinh bột.
Kết quả nào sẽ nhận được? Giải thích?

Phổ nhiễu xạ Rơnghen xác định được của mẫu muối ăn nhưng
không xác định được của mẫu tinh bột.

21


3.Câu hỏi thảo luận
3.1. Muối ăn (NaCl)

Muối ăn(NaCl) có cấu trúc mạng tinh thể với nút

mạng là các ion Na+, Cl- tạo thành các lớp mạng.

 Các nút mạng này cách nhau những khoảng cách
xác định trong không gian 3 chiều.

Cấu trúc mạng tinh thể muối ăn

22


3. Câu hỏi thảo luận
 Khi chùm tia Rơnghen (tia X) tới bề mặt tinh thể và đi vào bên
trong mạng tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cách tử
nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X
sẽ trở thành các tâm phát ra các tia phản xạ.

 Nếu tia X chiếu đập vào trên cùng 1 lớp mạng ta thu được hiệu
quang trình . Do hiệu quang trình giống nhau, thu được mặt phẳng
phản xạ và phổ XRD.

0
0
Phổ XRD của NaCl: với catot là Cu, góc quét 2θ từ 0 đến 90

23

3. Câu hỏi thảo luận
3.2. Tinh bột
Tinh bột có cấu trúc vô định hình nên kết quả nhiễu xạ tia X ở góc lớn không cho thông tin về cấu trúc vật liệu

24


3.Câu hỏi thảo luận
Do tinh bột không có cấu trúc tinh thể (không có
nút mạng) nên khi chiếu tia X vào các lớp mạng
sẽ không có mặt phẳng phản xạ và không thu
được phổ XRD đầy đủ, chính xác.

Phổ XRD của tinh bột không có biến tính
25