Simulation der Röntgen-/Neutronenbeugung¶

Die Simulation der Röntgen-/Neutronenbeugung berechnet Einkristall-Beugungsmuster für Röntgenstrahlung und Neutronen. Sie ist einer der Hauptmodi des Beugungssimulators.

Diese Seite listet jede Einstellung auf, die auf der rechten Seite erscheint, wenn Sie Wave Length = X-ray (oder Neutron) wählen. Fensterweite Vorgänge wie Zeichnen und Speichern finden Sie auf der Übersichtsseite.

GUI-Bedingungen: Wave Length = X-ray / Neutron · Incident beam = Parallel / Precession (X-ray) / Back-Laue · Intensity calculation = Only excitation error / Kinematical

Übersicht¶

Röntgenstrahlen haben eine größere Wellenlänge als Elektronen (Cu Kα: 0.15406 nm = 1.5406 Å), sodass die Ewald-Kugel stärker gekrümmt ist. Dadurch erfüllen weniger Punkte des reziproken Gitters gleichzeitig die Beugungsbedingung als bei Elektronen. Da die atomare Streukraft klein und die Mehrfachstreuung schwach ist, liefert die kinematische Beugungstheorie eine ausreichende Genauigkeit für die Intensitäten (die dynamische Berechnung wird nur für Elektronen unterstützt).

Wave Length¶

Wählen Sie X-ray als Strahlungsquelle. Röntgenstrahlen können auf zwei Arten angegeben werden: charakteristische Röntgenstrahlung und Synchrotronstrahlung.

Charakteristische Röntgenstrahlung¶

Die Wahl eines Elements und eines Übergangs legt die charakteristische Röntgenwellenlänge fest. Der Übergang wird in Siegbahn-Notation angegeben (Kα₁ / Kα₂ / Kβ usw.). Kα₁-Wellenlängen repräsentativer Elemente:

Element	Linie	Wellenlänge (Å)	Energie (keV)
Cu	Kα₁	1.5406	8.048
Mo	Kα₁	0.7107	17.479
Co	Kα₁	1.7890	6.930
Cr	Kα₁	2.2910	5.415

Synchrotronstrahlung¶

Setzen Sie Element auf 0: Custom und geben Sie die Energie (keV) oder Wellenlänge (Å) direkt ein. Es kann jede beliebige Wellenlänge verwendet werden.

Modus des einfallenden Strahls¶

Wählt die Geometrie des einfallenden Strahls. Für Röntgenstrahlen sind drei Modi verfügbar.

Parallel¶

Die normale ebene Welle. Ein paralleler einfallender Strahl, der für SAED und Einkristall-Röntgenbeugung verwendet wird.

Precession (X-ray) — Präzessionskamera¶

Simuliert eine Röntgen-Präzessionskamera. Dies ist eine Präzessionsaufnahme, die eine einzelne Schicht des reziproken Gitters erfasst.

Back-Laue (Rückstrahl-Laue)¶

Simuliert ein Rückstrahl-Laue-Muster mit weißer (polychromatischer) Röntgenstrahlung. In dieser Rückstrahlgeometrie wird der Detektor auf der Quellenseite platziert und Monochrome wird ausgeschaltet. Die Reflexionsgeometrie wird durch Tau / Phi in Detector geometry vorgegeben (siehe Detector geometry).

Hinweis: Die Optionen für den einfallenden Strahl richten sich nach der Wellenlänge. Precession (electron) und Convergence (CBED) erscheinen nur, wenn Elektronenstrahlung gewählt ist, während die obigen Optionen Precession (X-ray) und Back-Laue nur erscheinen, wenn Röntgenstrahlung gewählt ist. Für Neutronen ist nur Parallel verfügbar. Je nach Zustand zum Zeitpunkt der Aufnahme zeigt der Screenshot die röntgenspezifischen Optionen möglicherweise nicht.

Intensitätsberechnung¶

Wählt die Methode zur Berechnung der Spot-Intensitäten. Für Röntgenstrahlen sind zwei Modi verfügbar.

Only excitation error¶

Die Intensität wird ausschließlich durch den geometrischen Abstand zwischen der Ewald-Kugel und dem Punkt des reziproken Gitters bestimmt (dem Anregungsfehler \(s_g\)). Ein kleineres \(\lvert s_g \rvert\) ergibt eine höhere Intensität, mit einem Maximum bei dem durch Radius eingestellten Wert, und fällt auf null, wenn \(\lvert s_g \rvert\) den Radius übersteigt. Der Strukturfaktor wird ignoriert.

Kinematical & excitation error¶

Zusätzlich zum Anregungsfehler wird der kinematische Strukturfaktor \(\lvert F_{hkl} \rvert^2\) in die Intensität einbezogen. Auslöschungsregeln werden streng befolgt. Der Lorentz- und der Polarisationsfaktor werden nicht berücksichtigt (dies ist eine Simulation des geometrischen Musters).

Hinweis: Die dynamische Theorie ist für Röntgenstrahlen deaktiviert (nur verfügbar, wenn Elektronenstrahlung gewählt ist).

Darstellung der Spots¶

Steuert, wie jeder Beugungsspot gerendert wird.

Solid sphere / Gaussian : geometrisches Modell des Punktes im reziproken Gitter. Solid sphere verwendet den Querschnitt zwischen einer Kugel mit Radius R und der Ewald-Kugel (die Fläche des Kreises entspricht der Beugungsintensität); Gaussian verwendet den Querschnitt zwischen einer 3D-Gauß-Funktion mit σ = R und der Ewald-Kugel (das Integral der 2D-Gauß-Funktion entspricht der Beugungsintensität).
Opacity : Transparenz des Spots (0 = transparent, 1 = undurchsichtig).
Radius (R) : Radius des Punktes im reziproken Gitter. Die gerenderte Spot-Größe wird durch die Kombination aus Appearance und Intensity calculation bestimmt.
Brightness : nur im Modus Gaussian aktiv. Legt die integrierte Intensität der gerenderten Gauß-Funktion fest.
Color scale : Wahl zwischen den Farbskalen Gray scale und Cold-warm.
Log scale : Intensitäten auf einer logarithmischen Skala anzeigen.
Spot color : Standardfarbe des Spots, wenn die Farbskala nicht angewendet wird.
Use crystal color : zeichnet die Spots in der dem jeweiligen Kristall zugewiesenen Farbe, wenn aktiviert.

Debye-Ringe (polykristallin)¶

Debye-Ringe einer polykristallinen Probe können angezeigt werden. Aktivieren Sie Debye rings in der Symbolleiste (siehe Symbolleiste).

Ignore diffraction intensity : zeichnet alle Ringe in derselben Farbe und Intensität (verwendet für einen rein geometrischen Vergleich, der den Strukturfaktor ignoriert).
Show index label : zeigt den (hkl)-Index neben jedem Ring an.

Detaillierte Einstellungen befinden sich auf der Registerkarte Debye rings des Registerkartenmenüs.

Neutronenbeugung¶

Die Wahl von Neutron im Steuerelement Wave Length berechnet ein Neutronenbeugungsmuster. Geben Sie die Energie (meV) oder Wellenlänge (nm) ein. Der einfallende Strahl kann nur Parallel sein. Die Intensitätsberechnung kann Only excitation error oder Kinematical sein (Dynamical ist nicht verfügbar). Die kinematische Intensität verwendet die Neutronenstreulänge anstelle des atomaren Streufaktors.

Unterschiede zwischen Röntgen- und Elektronenbeugung¶

Merkmal	Röntgenbeugung	Elektronenbeugung
Wellenlänge	Lang (0.5–2.5 Å)	Kurz (0.02–0.04 Å)
Krümmung der Ewald-Kugel	Groß	Klein (nahezu flach)
Gleichzeitige Reflexe	Wenige	Viele
Streufaktor	Atomformfaktor \(f(s)\)	Elektronenstreufaktor \(f_e(s)\)
Dynamische Effekte	Meist klein	Groß
Auslöschungsregeln	Streng befolgt	Können durch Mehrfachstreuung verletzt werden

Allgemeine Vorgänge¶

Fensterweite Vorgänge wie Kameralänge, Detektorgeometrie, Speichern von Mustern und Farbeinstellungen finden Sie auf der Übersichtsseite. Die detaillierte Detektorgeometrie wird im unten gezeigten Geometriefenster konfiguriert.