Моделирование рентгеновской / нейтронной дифракции¶
Моделирование рентгеновской / нейтронной дифракции вычисляет монокристаллические рентгеновские и нейтронные дифракционные картины. Это один из основных режимов симулятора дифракции.
На этой странице перечислены все настройки, которые появляются в правой части окна при выборе Wave Length = X-ray (или нейтрон). Для операций уровня всего окна, таких как рисование и сохранение, см. страницу обзора.
Условия GUI: Wave Length = X-ray / Neutron · Incident beam = Parallel / Precession (X-ray) / Back-Laue · Intensity calculation = Only excitation error / Kinematical
Обзор¶
Рентгеновские лучи имеют большую длину волны, чем электроны (Cu Kα: 0.15406 nm = 1.5406 Å), поэтому сфера Эвальда искривлена сильнее. В результате одновременно удовлетворяют условию дифракции меньше точек обратной решётки, чем для электронов. Поскольку атомная рассеивающая способность мала, а многократное рассеяние слабое, кинематическая теория дифракции обеспечивает достаточную точность для интенсивностей (динамический расчёт поддерживается только для электронов).
Wave Length¶
Выберите X-ray в качестве источника излучения. Рентгеновское излучение можно задать двумя способами: характеристическое рентгеновское излучение и синхротронное излучение.
Характеристическое рентгеновское излучение¶
Выбор элемента и перехода фиксирует длину волны характеристического рентгеновского излучения. Переход задаётся в обозначениях Зигбана (Kα₁ / Kα₂ / Kβ и т. д.). Длины волн Kα₁ для типичных элементов:
| Элемент | Линия | Длина волны (Å) | Энергия (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 |
Синхротронное излучение¶
Установите Element в 0: Custom и введите энергию (keV) или длину волны (Å) напрямую. Можно использовать любую длину волны.
Режим падающего пучка¶
Выбирает геометрию падающего пучка. Для рентгеновского излучения доступны три режима.
Parallel¶
Стандартная плоская волна. Параллельный падающий пучок, используемый для SAED и монокристаллической рентгеновской дифракции.
Precession (X-ray) — прецессионная камера¶
Моделирует рентгеновскую прецессионную камеру. Это прецессионная съёмка, фиксирующая один слой обратной решётки.
Back-Laue (обратная лауэграмма)¶
Моделирует обратную лауэграмму с белым (полихроматическим) рентгеновским излучением. В этой геометрии обратного отражения детектор располагается со стороны источника, а Monochrome отключается. Геометрия отражения задаётся параметрами Tau / Phi в Detector geometry (см. Detector geometry).
Примечание: Параметры падающего пучка зависят от длины волны. Precession (electron) и Convergence (CBED) появляются только при выборе электронного излучения, тогда как приведённые выше параметры Precession (X-ray) и Back-Laue появляются только при выборе рентгеновского излучения. Для нейтронов доступен только Parallel. В зависимости от состояния на момент захвата снимок экрана может не отображать специфичные для рентгеновского излучения параметры.
Расчёт интенсивности¶
Выбирает метод вычисления интенсивностей рефлексов. Для рентгеновского излучения доступны два режима.
Only excitation error¶
Интенсивность определяется исключительно геометрическим расстоянием между сферой Эвальда и точкой обратной решётки (ошибкой возбуждения \(s_g\)). Меньшее \(\lvert s_g \rvert\) даёт более высокую интенсивность с максимумом при значении, заданном параметром Radius, и падает до нуля, когда \(\lvert s_g \rvert\) превышает Radius. Структурный фактор игнорируется.
Kinematical & excitation error¶
В дополнение к ошибке возбуждения в интенсивность включается кинематический структурный фактор \(\lvert F_{hkl} \rvert^2\). Правила погасания строго соблюдаются. Факторы Лоренца и поляризации не учитываются (это моделирование геометрической картины).
Примечание: Динамическая теория отключена для рентгеновского излучения (доступна только при выборе электронного излучения).
Внешний вид рефлексов¶
Управляет тем, как отрисовывается каждый дифракционный рефлекс.
- Solid sphere / Gaussian : геометрическая модель точки обратной решётки. Solid sphere использует сечение между сферой радиуса R и сферой Эвальда (площадь круга соответствует интенсивности дифракции); Gaussian использует сечение между трёхмерной гауссовой функцией с σ = R и сферой Эвальда (интеграл двумерной гауссовой функции соответствует интенсивности дифракции).
- Opacity : прозрачность рефлекса (0 = прозрачный, 1 = непрозрачный).
- Radius (R) : радиус точки обратной решётки. Отрисованный размер рефлекса определяется сочетанием Appearance и Intensity calculation.
- Brightness : активна только в режиме Gaussian. Задаёт интегральную интенсивность отрисованной гауссовой функции.
- Color scale : выбор между цветовыми картами Gray scale и Cold-warm.
- Log scale : отображение интенсивностей в логарифмическом масштабе.
- Spot color : цвет рефлекса по умолчанию, когда цветовая шкала не применяется.
- Use crystal color : при включении отрисовывает рефлексы цветом, назначенным каждому кристаллу.
Кольца Дебая (поликристалл)¶
Можно отобразить кольца Дебая поликристаллического образца. Включите Debye rings на панели инструментов (см. Панель инструментов).
- Ignore diffraction intensity : отрисовывает все кольца одним цветом и интенсивностью (используется для чисто геометрического сравнения, игнорирующего структурный фактор).
- Show index label : отображает индекс (hkl) рядом с каждым кольцом.
Подробные настройки находятся на вкладке Debye rings меню вкладок.
Нейтронная дифракция¶
Выбор Neutron в элементе управления Wave Length вычисляет нейтронную дифракционную картину. Введите энергию (meV) или длину волны (nm). Падающий пучок может быть только Parallel. Расчёт интенсивности может быть Only excitation error или Kinematical (Dynamical недоступен). Кинематическая интенсивность использует длину рассеяния нейтронов вместо атомного фактора рассеяния.
Различия между рентгеновской и электронной дифракцией¶
| Характеристика | Рентгеновская дифракция | Электронная дифракция |
|---|---|---|
| Длина волны | Большая (0.5–2.5 Å) | Малая (0.02–0.04 Å) |
| Кривизна сферы Эвальда | Большая | Малая (почти плоская) |
| Одновременные рефлексы | Мало | Много |
| Фактор рассеяния | Атомный фактор рассеяния \(f(s)\) | Электронный фактор рассеяния \(f_e(s)\) |
| Динамические эффекты | Обычно малы | Велики |
| Правила погасания | Строго соблюдаются | Могут нарушаться из-за многократного рассеяния |
Общие операции¶
Для операций уровня всего окна, таких как длина камеры, геометрия детектора, сохранение картин и настройки цвета, см. страницу обзора. Подробная геометрия детектора настраивается в окне геометрии ниже.
