Порядок виконання роботи. 1. Отримати дифрактограму зразка, що досліджується.

1. Отримати дифрактограму зразка, що досліджується.

2. Використовуючи відмітки кутів на дифрактограмі, визначити значення кутів θ, відповідних максимумів.

3. Визначити інтенсивність (I) дифракційних ліній в відсотках або в відносних одиницях.

4. Визначити значення sinθ та sin²θ для всіх максимумів.

5. За інтенсивністю с співвідношенні sinθ провести розподіл ліній на α та β.

6. За формулою , або по довідковій таблиці визначити величину d/n тільки

для α – ліній.

7. Порівняти експериментальні значення d/n та (I) з табличними значеннями для речовин, наявність яких передбачено в зразку, що досліджується. Ідентифікувати фазі в зразку, що досліджується

8. За співвідношенням sin²θ α ліній визначити тип кристалічної кратки речовини, що досліджується.

9. Використовуючи таблицю 1 визнати індекси інтерференції та обчислити параметр гратки визначеної речовини.

10. Всі отримані результати та табличні данні необхідно навести таблиці 2.

Таблиця 4.1- Індекси інтерференції на рентгенограмах металів кубічної сингонії

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

1. Зйомка рентгенограм проведена в залізному випромінювання λ_кα=1,937Å.при оцінюванні інтенсивності дифракційних максимумів дифракційних ліній висота найвищого максимуму приймається за 100% або 1,0. Інтенсивність ліній визначається шляхом співвідношення висоти даної лінії до висоти найінтенсивнішої лінії.

2. Для розподілу ліній на α і β слід скористуватися наступним положенням:

а) λ_кα > λ_кβ, тому лінії β розташовані при менших значеннях θ ніж відповідні її лінії α;

б) лінії К_α в 4 – 5 разів інтенсивніші відповідних їм ліній К_β;

в) співвідношення

3. Слід зазначити, що для ОЦК гратки на рентгенограмі будуть спостерігатися тільки дифракційні максимуми, що відповідають парним значенням суми Н+К+L; а для ГЦК гратки - Н; К; L або всі парні, або непарні.

Таблиця 4.2 - Експериментальні і довідникові дані для визначення речовини, що досліджується, типу кристалічної гратки та її параметрів

Варіанти завдань Додаток А

№№	Напрямки [uvw]	Площини (hkι)
	120

Структурний тип	А1 – Сu ГЦК	Na – CI Галит	СаF2
Ескіз елементарної чарунки
Модель структури
Базис гратки (n)
Координаційне число1 та 11 координаційних сфер та їх радіуси
Площина щільнішого пакування

Структурний тип	А1 – W ОЦК	СsC1	A3 – Mg ГЩС
Ескіз елементарної чарунки
Модель структури
Базис гратки (n)
Координаційне число1 та 11 координаційних сфер та їх радіуси
Площина щільнішого пакування

32 класи симетрії

Сингонія	Назва класів, формули симетрії та міжнародні символи
примітивний	центральний	планальний	аксіальний	планаксіаль-ний	інверсійно - примітив ний		інверсійно - планальний
Триклинна	L1	C
Моноклінна			Р m	L2	L2PC 2/m
Ромбічна			L22P mm2	3L2	3L23PC mmm
Тригональна	L3	L3C	L3P 3m	L33L2	L33L23PC mmm
Тетрагональна	L4	L4PC 4/m	L44P 4mm	L44L2	L44L25PC 4/mmm	L ( L2)	L ( L2)2L22P 2m
Гексагональна	L6	L6PC 6/m	L66P 6mm	L66L2	L66L27PC 6/mmm	L (=L3P)	L63L33P (=L33L24P) 2m
Кубічна	3L24L3	3L24L33PC m3	3L 4L36P 3m	3L44L36L2	3L44L36L29PC m3m

ПРАКТИЧНЕ ЗАВДАННЯ

РОЗРАХУНОК ТОЧКОВИХ ДЕФЕКТІВ−ВАКАНСІЙ ТА МІЖВУЗЕЛЬНИХ АТОМІВ

Мета роботи –

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Підхід до кристалів як до тіла, яке побудовано з атомів, розташованих по ідеальним законам геометрії, є ідеалізованим. Реальні кристали суттєвим чином відрізняються від ідеальних: ідеально трьохмірна періодичність структури порушується. Недосконалості, тобто дефекти кристалічної будови, чинять дуже великий вплив на усі структурно-чутливі властивості кристалів (іонна та півпровідникова електропровідність, фотопровідність, люмінесценція, міцність, пластичність тощо), а також на процеси росту, рекристалізації, пластичної деформації та дифузії.

Дефекти структури зв’язані зі зміною відстаней частинки до найближчих сусідів. Мала рухомість та велика тривалість життя дефектів дозволяють надати їм наочний геометричний опис. Тому класифікацію дефектів гратки проводять за чисто геометричною ознакою – по кількості вимірювань, в яких якісні порушення структури кристала простягаються на макроскопічні відстані. При такій класифікації розрізняють наступні чотири типи дефектів структури.

1.Нульмірні (точкові) дефекти - в трьох вимірах мають розміри, які дорівнюють декільком параметрам гратки (вакансії, міжвузлові атоми, домішкові атоми у вузлах та міжвузлях).

2. Одномірні (лінійні) дефекти – в одному вимірі співпадають із розмірами кристалу, а в двох інших – з декількома параметрами гратки (ланцюжки вакансій та міжвузлових атомів і специфічні дефекти – дислокації).

3. Двомірні (поверхневі) дефекти – в двох вимірах співпадають з розмірами кристалу, а в третьому – з декількома параметрами гратки (границі блоків та зерен, площини двійникування, стінки доменів та поверхня кристала).

4. Тримірні (об’ємні) дефекти – в трьох вимірах співпадають з розмірами кристала (порожнини, пори, частки іншої фази, домішки та інше).

Точкові дефекти – порушення гратки у ізольованих одна від одної точках решітки, тобто у вузлах решітки. До них відносяться : вакансії, тобто вузли решітки, в яких немає атомів, міжвузлові атоми, домішкові атоми упровадження або заміщення, які мають розмір, відмінний від розміру атомів гратки, а також комбінації. Ці типи дефектів схематично наведені на рис.3.7.

При будь-якій температурі атоми в кристалічній гратці здійснюють коливальні рухи. Обмінюючись кінетичною енергією, яка при кімнатній температурі значно менше необхідної для утворення точених дефектів, окремі атоми за рахунок флуктуації

кінетичної енергії можуть подолати потенціальний бар`єр, який утворений сусідніми атомами. При виході атома із вузла кристалічної гратки у міжвузліє виникає так званий «парний дефект Френкеля» - пара вакансія + міжвузельний (дислокований) атом. При випарюванні атома з поверхні у поверхневому шарі утворюється вакансія, яка внаслідок заміщення розташованими нижче атомами проникає усередину кристала. Такого роду вакансію називають дефектом Шоттки. На концентрацію дефектів типу Шоттки та Френкеля впливає температура,

1 –домішковий атом заміщення; 2 – дефект Шоттки; 3 – до мішковий атом упровадження, 4 – дивакансія; 5 – дефект Френкеля   Рис.3.7. Схема точкових дефектів у кристалі

опромінювання та пластична деформація.

Взаємодія точкових дефектів між собою приводить до виникнення різних комплексів. Дві вакансії об`єднуються з утворенням дивакансій, які більш рухомі, ніж моновакансії. Можливе утворення й більш великих скупчень вакансій. Атоми у міжвузлях можуть утворювати стійкі пари та й більш великі скупчення кординаційній

- сфері до 0,03% – в третій). Навколо міжвузельного атома у щільному пакуванні зміщення сусідів більш значні – 20% від міжатомної відстані.

Важливим параметром точкових дефектів є енергія їх утворення Е_о. Енергія утворення вакансій визначається роботою по перенесенню атома із вузла гратки на поверхню кристала, вона зазвичай дорівнює ~ одного електрон-Вольта Енергія утворення міжвузлового атома визначається роботою по перенесенню атома з по верхні кристала у міжвузлія і досягає декількох електрон-Вольт. Точкові дефекти – термічно активовані та термодинамічно стійки дефекти. Кожній температурі відповідає визначена концентрація точених дефектів. Рівноважна концентрація дефектів залежить від температури та енергії їх утворення :

^,

де – кількість точкових дефектів в одиниці об`єму;

– кількість атомів або вузлів в одиниці об`єму;

– постійна, що пов`язана із зміною частоті коливань атомів біля точкових дефектів При розрахунках із точністю до порядку приймаємо ,

– постійна Больцмана.

Наприклад, концентрація вакансій у міді при температурі плавлення досягає , а міжвузлових атомів – .

Як правило, точкові дефекти можуть займати в елементарній комірці кристалу декілька рівноцінних позицій. При зовнішній дії дефекти поступово переходять в більш вигідніші положення. Виникає наведена анізотропія, яка не зникає відразу ж після зупинення зовнішньої дії. Кристал ніби то запам’ятовує на деякий термін напрямок зовнішньої дії, із запізненням реагуючи на кожну дію відповідним перерозподілом точкових дефектів.

Зовнішні впливу можуть привести не тільки до перерозподілу точкових дефектів, але й до народження нових дефектів в концентраціях, що набагато перевищують термодинамічне рівноважне значення. Нерівноважна концентрація точкових дефектів може бути досягнута (заморожена) у процесі швидкого охолодження (загартування) від високої температури. У процесі пластичної деформації надлишкові вакансії і міжвузельні атоми народжуються при перетинанні дислокацій, розпаді дислокаційних диполів та переміщенні дислокацій, а також при опроміненні кристалів швидкими частинками, а також рентгенівськими і гамма - променями.

Домішки являються одним із важливих та розповсюджених дефектів структури реальних кристалів. Сучасні способи очищення не дозволяють отримати абсолютно чисті матеріали. Навіть найбільш чисті з них утримують до домішок, що відповідає утриманню атомів приблизно на речовини. Процес розчинення впровадження, у другому – домішками заміщення. Так як чужорідні атоми за своєю фізичною природою та розмірам відрізняються від атомів основного кристала, то їх присутність викликає спотворення гратки.

Домішкові атоми можуть чинити суттєвий вплив на хімічні, магнітні та механічні властивості кристалів. Вони є ефективними центрами розсіяння носіїв струму, обумовлюючи електричний опір, який не зникає при абсолютному нулі.

2 ПОРЯДОК РОЗРАХУНКІВ