Რა არის რენტგენის დიფრაქციული?

ეს სტატია აღწერს ასეთი რამ, როგორც რენტგენის დიფრაქციული. იგი განმარტავს, ფიზიკური საფუძველზე ამ მოვლენას და მისი გამოყენება.

ტექნოლოგიების განვითარების ახალი მასალები

ინოვაცია, ნანოტექნოლოგიის - ტენდენცია თანამედროვე მსოფლიოში. News სრული ინფორმაცია იმის შესახებ, რევოლუციური ახალი მასალები. მაგრამ რამდენიმე ადამიანი აცნობიერებენ, თუ რა დიდი კვლევის აპარატურა მეცნიერები უნდა შეიქმნას მინიმუმ მცირე გაუმჯობესება არსებული ტექნოლოგიები. ერთ-ერთი ფუნდამენტური მოვლენებზე, რომ დავეხმაროთ ადამიანებს ის, - რენტგენის დიფრაქციული.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება

დასაწყისისთვის, უნდა გაირკვეს, რომ ასეთი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება. ნებისმიერი მოძრავი დამუხტული სხეულის ქმნის გარშემო თავად ელექტრომაგნიტური ველის. ამ სფეროში გაბატონებული მთელი, მაშინაც კი, ვაკუუმი ღრმა სივრცეში არ არის თავისუფალი მათ. იმ შემთხვევაში, თუ ისეთი სფერო, პერიოდული დარღვევები, რომ შეუძლია სათესლე სივრცეში, ისინი მოუწოდა ელექტრომაგნიტური გამოსხივება. აღსაწერად ცნებები, როგორიცაა ტალღის სიგრძე, სიხშირე და მისი ენერგია. რა ენერგია ინტუიციურად გასაგებია, და ტალღის სიგრძე - შორის მანძილი იდენტური ფაზის (მაგ, ორ მიმდებარე მწვერვალები). უმაღლესი ტალღის სიგრძე (და აქედან გამომდინარე სიხშირე), ნაკლები ენერგია. შეგახსენებთ, ეს ცნებები უნდა აღწერს, თუ რა რენტგენის დიფრაქციული მოკლედ და ნათლად.

ელექტრომაგნიტური სპექტრის

ყველა სხვადასხვა ელექტრომაგნიტური სხივების შეესაბამება სპეციალური მასშტაბით. დამოკიდებულია სიგრძის, გარჩევა (from გრძელი უმოკლეს):

• რადიო ტალღების;
• terahertz ტალღა;
• ინფრაწითელი ტალღები;
• ხილული ტალღის სიგრძე;
• ულტრაიისფერი ტალღის სიგრძე;
• X-ray ტალღის სიგრძე;
• გამა გამოსხივება.

აქედან გამომდინარე, ჩვენ დაინტერესებული ვართ რადიაციული აქვს ძალიან მცირე სიგრძის და უმაღლესი ენერგეტიკული (ასე უწოდებენ მძიმე). აქედან გამომდინარე, ჩვენ მოვიდა აღწერა, თუ რა რენტგენის დიფრაქციული.

წარმოშობის X-ray

უმაღლესი რადიაციული ენერგია, უფრო რთული არის ის, რომ ეს ხელოვნურად. გავრცელების ცეცხლი, პირი მიიღებს ბევრი ინფრაწითელი გამოსხივება, იმიტომ, რომ ეს არის ის გადასცემს სითბოს. მაგრამ, რომ არ იყო რენტგენის დიფრაქციული სივრცობრივი სტრუქტურა, აუცილებელია ბევრი მუშაობა. ასე რომ, ამ სახის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება გამოვიდა, თუ დაარტყა ელექტრონული ჭურვი ატომის, რომელიც ახლოს არის ძირითადი. ელექტრონები მდებარეობს ზემოთ, ცდილობენ შეავსოთ ხვრელი, მათი გარდაქმნები და X-ray photons. ასევე მძიმე სამუხრუჭე დამუხტული ნაწილაკების რომელსაც წონა (მაგ, ელექტრონები) მიერ წარმოებული ამ მაღალი ენერგეტიკული სხივების. ამდენად, რენტგენის დიფრაქციული ბროლის lattice თან ახლავს ხარჯვის დიდი საკმარისი რაოდენობის ენერგია.

სამრეწველო მასშტაბით, ამ რადიაციული ასეთია:

1. კათოდური ასხივებს ელექტრონების მაღალი ენერგია.
2. ელექტრონული წინაშე ანოდი მასალა.
3. Electron მკვეთრად ანელებს (ეს ასხივებს რენტგენის სხივები).
4. სხვა შემთხვევაში, ელექტრონული კარზე შენელებული ნაწილაკების დაბალი ორბიტაზე atom ანოდი მასალა, რომელიც ასევე წარმოშობს X სხივები.

ასევე აუცილებელია, უნდა გვესმოდეს, რომ, როგორც ნებისმიერი სხვა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების რენტგენის აქვს საკუთარი სპექტრი. იგი მიდის ამ რადიაციული გამოიყენება ფართოდ არის საკმარისი. ყველამ იცის, რომ გატეხილი ძვლის ან ფორმირების ფილტვების ეძებს დახმარებით X სხივები.

Crystal სტრუქტურა

ახლა ჩვენ არ მოვა ახლოს რა არის მეთოდი რენტგენის დიფრაქციული. ამისათვის, ახსნას სტრუქტურა მყარი. მეცნიერების, მყარი სხეულის ეწოდება ნივთიერების კრისტალური სახელმწიფო. ხის, თიხის ან მინის მყარი, მაგრამ მათ არ გააჩნიათ, რაც მთავარია: პერიოდული სტრუქტურა. მაგრამ კრისტალები ამ საოცარი ქონება. ძალიან სახელით ამ მოვლენას შეიცავს მისი არსი. პირველი თქვენ უნდა გვესმოდეს, რომ ბროლის ატომებს დაფიქსირდა მტკიცედ. საკონტაქტო მათ შორის აქვს გარკვეული ელასტიურობას, მაგრამ ისინი ძალიან ძლიერი, ასე რომ ატომები შეიძლება გადავიდეს ფარგლებში lattice. ასეთი ეპიზოდები შესაძლებელია, მაგრამ ძალიან ძლიერი გარე გავლენა. მაგალითად, თუ ლითონის crystal წარმართონ წარმოიქმნება წერტილი ხარვეზების სხვადასხვა ტიპის: ზოგან atom ტოვებს თავის ადგილს, ფორმირების პოზიცია, მეორე - ეს არის გადავიდა არასწორი პოზიცია, ფორმირება ნაკლი დანერგვა. In ჯერ ბროლის კარგავს slim კრისტალური სტრუქტურა, ეს არის ძალიან უხარისხო, ფხვიერი. აქედან გამომდინარე, კლიპი, რომელიც ერთხელ unbent, უმჯობესია არ გამოიყენოს, როგორც ლითონის დაკარგა მათი თვისებები.

იმ შემთხვევაში, თუ ატომები მკაცრად დაფიქსირდა, რომ არ შეიძლება მდგომარეობაში ერთმანეთის შემთხვევითი როგორც სითხეში. მათ უნდა ორგანიზება, რათა მინიმუმამდე ენერგეტიკული მათი ურთიერთქმედება. ამდენად, ატომები მოწყობილი lattice. თითოეულ მასივების წარმოადგინოს მინიმალური ატომების მოწყობილი სპეციალური გზა სივრცეში, - ერთეული საკანში ბროლის. თუ ყველა ის ეთერში, რომ არის, დააკავშიროთ ზღვარზე ერთმანეთს მოძრაობს ნებისმიერი მიმართულებით, მივიღებთ მთელ ბროლის. თუმცა, უნდა გვახსოვდეს, რომ ეს არის - მოდელი. ნებისმიერი რეალური crystal ხარვეზები აქვს და სრულიად ზუსტი თარგმანი თითქმის შეუძლებელია. თანამედროვე სილიკონის მეხსიერების ელემენტები ახლოს იდეალური კრისტალები. თუმცა, მათი წარმოება მოითხოვს უზარმაზარი რაოდენობით ენერგია და სხვა რესურსების. ლაბორატორიაში, მეცნიერები მზად ვართ სტრუქტურების სხვადასხვა სახის, მაგრამ, როგორც წესი, ღირებულება ქმნის მათ ძალიან დიდი. მაგრამ მოდით ვივარაუდოთ, რომ ყველა კრისტალები არიან იდეალური: ნებისმიერი მიმართულებით იგივე ატომები იქნება ამავე მანძილზე ერთმანეთისგან. ასეთი სტრუქტურა ეწოდება lattice.

საგამოძიებო სტრუქტურის კრისტალები

ეს არის იმის გამო, რომ ეს ფაქტი შეიძლება რენტგენის დიფრაქციული on კრისტალები. პერიოდული სტრუქტურა კრისტალები ქმნის მათ ზოგიერთი თვითმფრინავი, რომელშიც მეტი ატომი, ვიდრე სხვა მიმართულებებს. ზოგჯერ ეს გეძლევათ lattice თვითმფრინავი სიმეტრია, ზოგჯერ - ორმხრივი მოწყობა ატომები. თითოეული თვითმფრინავი ენიჭება მისი აღნიშვნა. შორის მანძილი თვითმფრინავები არის ძალიან პატარა: ბრძანებით რამდენიმე Angstroms (გავიხსენოთ Angstroms - 10 ^-10 მ ან 0.1 ნმ).

თუმცა, თვითმფრინავები ერთი მიმართულებით რაიმე რეალური crystal, თუნდაც ძალიან მცირე ბევრი. რენტგენის დიფრაქციული როგორც მეთოდი იყენებს ამ ფაქტს: ყველა ტალღების, რომ შეიცვალა მიმართულებით თვითმფრინავები ერთი მიმართულებით, ჯამდება, რაც გამომავალი სიგნალი ისედაც ნათელია. ასე რომ, მეცნიერთა შეგიძლიათ გაერკვნენ, რა ტერიტორიები განლაგებულია ფარგლებში crystal ეს თვითმფრინავები, და შეფასებული შიდა სტრუქტურა კრისტალური სტრუქტურა. თუმცა, მხოლოდ მონაცემები არ არის საკმარისი. გარდა ამისა, კუთხე მიდრეკილება, უნდა იცოდეს შორის მანძილი თვითმფრინავები. ამის გარეშე, თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ ათასობით სხვადასხვა მოდელის სტრუქტურის, მაგრამ არ ვიცი ზუსტი პასუხი. შესახებ, თუ როგორ მეცნიერები გაეცნობიან შორის მანძილი თვითმფრინავები იქნება განხილული ქვემოთ.

დიფრაქციული მოვლენაა

ჩვენ უკვე გადაეცა ფიზიკური საფუძველზე, რაც რენტგენის დიფრაქციული სივრცობრივი lattice კრისტალები. თუმცა, ჩვენ ჯერ არ განმარტა არსი მოვლენაა დიფრაქციული. ამდენად, დიფრაქციული - a bending ტალღების (მათ შორის, ელექტრომაგნიტური) დაბრკოლებები. ეს მოვლენა, როგორც ჩანს, კანონმდებლობის დარღვევის ხაზოვანი ოპტიკა, მაგრამ ეს არ არის. იგი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ჩარევა და ტალღის თვისებები, როგორიცაა ფოტონები. თუ სინათლის ბილიკი ღირს დაბრკოლება, რადგან დიფრაქციული ფოტონების შეუძლია "დაინახოს" გარშემო კუთხეში. რამდენად შორს გადაგვიხვევია მიმართულებით სინათლის გავრცელების სწორი დამოკიდებულია ზომა წინააღმდეგობები. პატარა დაბრკოლება, პატარა უნდა იყოს სიგრძის ელექტრომაგნიტური ტალღა. სწორედ ამიტომ, რენტგენის დიფრაქციული ერთ კრისტალები გამოყენებით ასეთ მოკლე ტალღის სიგრძე: შორის მანძილი თვითმფრინავები არის ძალიან მცირე, ოპტიკური ფოტონები, უბრალოდ არ "მეშვეობით", მათ შორის, და მხოლოდ აისახება ზედაპირზე.

ასეთი მოსაზრება მართალია, მაგრამ ეს ითვლება ძალიან ვიწრო თანამედროვე მეცნიერება. ვრცელდება მისი განმარტება, ისევე, როგორც ზოგად ცოდნას იმყოფება მეთოდები მანიფესტაციების დიფრაქციული ტალღები.

1. ცვლილებები სივრცის ტალღა სტრუქტურა. მაგალითად, კუთხის ტალღა გაფართოებას სხივი გამრავლების გადახრა ტალღა ნომერი ტალღების ან ნებისმიერი სასურველი მიმართულებით. ეს არის ამ კლასში მოვლენების დაკავშირებული bending ტალღა დაბრკოლებები.
2. გაფართოების ტალღების სპექტრი.
3. იცვლება პოლარიზაციის ტალღები.
4. კონვერტაციის ტალღა ეტაპი სტრუქტურა.

მოვლენაა დიფრაქციული ერთად ჩარევა პასუხისმგებელი იმ ფაქტს, რომ მიმართულებით სინათლის სხივი ვიწრო უფსკრული უკან ჩვენ ვხედავთ არა ერთი, არამედ რამდენიმე სინათლის ნაწილობრივ. შემდგომი ყველაზე out of შუა უფსკრული, უმაღლესი მიზნით. გარდა ამისა, როდესაც სწორი ფორმულირება ექსპერიმენტი ჩრდილში ჩვეულებრივი საკერავი ნემსი (ბუნებრივია თხელი) იყოფა რამდენიმე ჯგუფია, სადაც ნემსი ზუსტად დაფიქსირდა მაქსიმალური სინათლის, არ არის მინიმალური.

ფორმულა Bragg

ჩვენ უკვე აღვნიშნეთ, რომ საბოლოო სიგნალი ემატება ყველა რენტგენის ფოტონები, რომლებიც აისახება თვითმფრინავები იმავე ფერდობზე ფარგლებში ბროლის. მაგრამ ზუსტად გათვლილი სტრუქტურა საშუალებას კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი რაციონი. გარეშე იქნებოდა უსარგებლო რენტგენის დიფრაქციული. Bragg ფორმულა ასე გამოიყურება: 2dsinƟ = nλ. აქ, d - შორის მანძილი თვითმფრინავები იგივე კუთხე მიდრეკილება, θ - slip კუთხე (Bragg კუთხე), ან კუთხე შემთხვევათა თვითმფრინავი, n - ბრძანებით დიფრაქციული პიკი, λ - ტალღის სიგრძე. მას შემდეგ, რაც ცნობილი, თუ რამდენად რენტგენის სპექტრის გამოიყენება მონაცემების მოპოვებისა და კუთხე, სადაც შუქი ეცემა არის, ეს ფორმულა საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ღირებულება დ. ოდნავ ზემოთ ვთქვით, რომ ამ ინფორმაციის მითითების გარეშე ზუსტად მიიღოს სტრუქტურა საკითხზე შეუძლებელია.

თანამედროვე გამოყენების რენტგენის დიფრაქციული

ჩნდება კითხვა: რა შემთხვევაში უნდა ანალიზი, მეცნიერები ნამდვილად არ იქნა შესწავლილი მსოფლიოს ყველა სტრუქტურა, და, ალბათ, ძირითადად წარმოების ახალი ნივთიერებები არ ჩართვას ადამიანი, როგორი შედეგები ისინი? ოთხი რეაგირება.

1. დიახ, ჩვენ ვიცით ჩვენი პლანეტის საკმარისი. მაგრამ ყოველ წელს არსებობს ახალი მინერალები. ზოგჯერ კი ვარაუდობენ, რომ სტრუქტურა გარეშე არ იმუშავებს X სხივები.
2. ბევრი მეცნიერი ცდილობს გააუმჯობესოს თვისებები არსებული მასალები. ეს ნივთიერებები ექვემდებარებიან სხვადასხვა სახის მკურნალობა (წნევა, ტემპერატურა, lasers და ასე შემდეგ. D.). ზოგჯერ მათი სტრუქტურა დამატება ან წაშლა ელემენტების იგი. გაგება, თუ რა შიდა რესტრუქტურიზაცია, ამავე დროს მოხდა, რომელიც რენტგენის დიფრაქციული on კრისტალები.
3. ზოგიერთი პროგრამები (მაგალითად, ლაზერული აქტიური მედია, მეხსიერების ბარათები, ოპტიკური ელემენტები დაკვირვების სისტემა) კრისტალები ზუსტად უნდა შეესაბამებოდეს. აქედან გამომდინარე, მათი სტრუქტურა ტესტირება ამ მეთოდით.
4. რენტგენის დიფრაქციული - ეს არის ერთადერთი გზა, რათა გაირკვეს, თუ რამდენი და რა მოხდა სინთეზის ფაზების მრავალკომპონენტიანი სისტემა. ამგვარი სისტემები შეიძლება იყოს ელემენტები თანამედროვე კერამიკული ტექნოლოგიის. თანდასწრებით არასასურველი ეტაპად შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული შედეგები.

სივრცეში საქმიანობას

ბევრი ადამიანი არ ჰკითხა: "რატომ გვაქვს დიდი ობსერვატორიის დედამიწის ორბიტაზე ლივლივებს, რატომ უნდა rover, თუ კაცობრიობის მაინც არ პრობლემების მოსაგვარებლად სიღარიბე და ომი?"

ყველას შეუძლია იპოვოს თავისი არგუმენტები "" და "წინააღმდეგ", მაგრამ აშკარაა, რომ კაცობრიობის უნდა იყოს ოცნება.

აქედან გამომდინარე, ვარსკვლავებს, ჩვენ შეგვიძლია ახლა დარწმუნებით ვთქვა, რომ ჩვენ ვიცით მათ შესახებ უფრო და უფრო მეტი ყოველდღე.

X-სხივები პროცესების სივრცეში, არ მიაღწიოს ზედაპირზე ჩვენი პლანეტის, ისინი შეიწოვება ატმოსფეროს. მაგრამ ეს ნაწილი ელექტრომაგნიტური სპექტრის აქვს ბევრი მონაცემების მაღალი ენერგეტიკული მოვლენებზე. აქედან გამომდინარე, ინსტრუმენტები, სწავლობს რენტგენის, უნდა დააყენოს მიღმა დედამიწის ორბიტაზე. არსებული სადგურის სწავლობენ შემდეგ საქონელს:

• ნარჩენების supernova აფეთქებები;
• გალაქტიკების ცენტრებში;
• ნეიტრონული ვარსკვლავები;
• შავი ხვრელების;
• შეჯახების მასიური ობიექტი (galaxies, ჯგუფების galaxies).

გასაკვირი არ არის, სხვადასხვა პროექტების ხელმისაწვდომობის ეს სადგურები ხელმისაწვდომია სტუდენტები და მოსწავლეები. ისინი ისწავლიან მოდის ღრმა სივრცეში რენტგენის სხივების: დიფრაქციული, ჩარევა, სპექტრი გახდეს მათი ინტერესი. და ძალიან ახალგაზრდა მომხმარებლებს სივრცეში დაფუძნებულ ობსერვატორიები აღმოჩენები. ზედმიწევნითი მკითხველს შეიძლება, რა თქმა უნდა, ამტკიცებენ, რომ მათ აქვთ რაღაც უბრალოდ დროის სურათები მაღალი გაფართოება განიხილოს და შეამჩნია დახვეწილი დეტალები. და რა თქმა უნდა, აღმოჩენის მნიშვნელობას, როგორც წესი, მხოლოდ მესმის სერიოზული ასტრონომი. თუმცა ასეთი შემთხვევა ინსპირირებით ახალგაზრდები, რათა უზრუნველყოს, რომ დაუთმოს მათ სიცოცხლეს სივრცეში მოძიება. და ეს მიზანი ღირს დაიცვას.

ასე რომ, რათა მივაღწიოთ Vilgelma Konrada Röntgen აღმოაჩინეს ხელმისაწვდომობის ვარსკვლავური ცოდნა და შესაძლებლობები დაიპყროს სხვა პლანეტებზე.