OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 213 MATERIAL SCIENCE В некоторых случаях специалистам, занимающимся дифракцией рентгеновского излучения, удобно оперировать не только значением длины волны излучения λ, но также величиной энергии фотонов E, соответствующей данной длине волны. Несложно показать, что ctg E E Δ Δλ = = θ Δθ. λ (4) Таким образом, степень монохроматичности определяется углом скольжения θ и величиной отклонения Δθ [4]. В идеальном случае значение угла дифракции θ на кристалле в процессе эксперимента не изменяется. Однако в действительности, как отмечалось ранее, это допущение не выполняется. Одна из наиболее важных причин, наблюдаемых в эксперименте отклонений, связана с влиянием теплового потока, результатом которого является нагрев некоторой локальной зоны кристалла (рис. 5, выделено окружностью). Результатом такого воздействия, сопровождающегося тепловым расширением материала, является искажение его кристаллического строения [5]. Тепловое воздействие приводит к деформации сначала первого кристалла монохроматора, вызывая таким образом отклонение от условия Вульфа – Брэгга. В результате нагрева происходит локальное искажение кристаллической решетки материала (увеличение межплоскостного Рис. 5. Демонстрация эффекта теплового расширения локальной зоны кристалла (выделено окружностью), вызванного тепловым воздействием синхротронного излучения, на дифракцию рентгеновского излучения. По работе [5] Fig. 5. Demonstration of the eff ect of thermal expansion of the local crystal zone (highlighted with a circle), caused by the thermal eff ect of synchrotron radiation, on the diff raction of X-rays. According to [5] расстояния dhkl). Аккумулируемое в кристалле тепло является причиной расширения материала, формирования выпуклой зоны и рассеяния излучения под различными углами. Следует отметить, однако, что изменение параметра dhkl может быть связано с качеством изготовления самого кристалла и присутствием в нем дефектов различной природы. Таким образом: ä θ = θ + δθ; (5) hkl hkl d d d = + δ ä , (6) где θд и dд – угол дифракции и межплоскостное расстояние для случая, соответствующего идеальному выполнению условия Вульфа – Брэгга; δθ и δdhkl – возможные погрешности соответствующих величин. Отклонения от идеального режима работы монохроматора, обусловленные расширением кристалла при его нагреве, а также вибрацией из-за турбулентного течения охлаждающей жидкости либо передающейся от фундамента, являются причинами пропускания прибором дифрагированных волн, соответствующих некоторому диапазону энергии. Это означает, что прошедшее через монохроматор излучение представляет собой пучок, характеризующийся диапазоном длин волн Δλ. Отмеченные причины влияют на угол скольжения θд и межплоскостное расстояние dд, значения которых условием (1) связаны с конкретной длиной волны, соответствующей определенной энергии излучения. Тепловой нагрев и вибрации различной природы являются негативными факторами, которые проявляются непосредственно во время работы монохроматора. В то же время имеются и дополнительные факторы снижения степени монохроматичности излучения, обусловленные несовершенством строения кристаллов (неплоскостностью внешней поверхности, мозаичностью структуры материала). Мозаичность является одним из возможных дефектов кристаллического строения. Монокристалл, установленный в монохроматор, состоит из множества «блоков», разориентированных друг относительно друга на небольшие углы (рис. 6). Мозаичность кристалла как один из факторов, определяющих степень монохроматичности излучения, анализировалась Ч.Г. Дарвином еще в 1922 году [6]. Под неплоскостностью понимают расстояние между реальной и идеальной
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1