CC BY
29
ХИМИЯ
Вестн. Ом. ун-та. 2009. № 2. С. 152-154.
УДК 547.022
Е.Г. Атавин, А.Я. Стасюк
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЛИПТИЧНОСТИ ДИФРАКЦИОННЫХ КАРТИН
Анализируется влияние небольшого отклонения от перпендикулярности дифракционного конуса рассеяния и фотопластинки на вид дифракционных картин в электронографическом эксперименте.
Ключевые слова: газовая электронография, первичная обработка, дифракционные кольца, поликристаллический образец, эллиптичность.
Газовая электронография наряду с микроволновой спектроскопией являются основными методами исследования пространственного строения молекул в газовой фазе. В этом методе регистрируется дифракция электронов на струе пара исследуемого вещества. Электро-нограф представляет собой достаточно сложный электро-ваку-умный прибор, и на результат регистрации экспериментальных дифракционных картин оказывают влияние различные факторы [1]. В частности, под влиянием электростатических и магнитных полей траектория электронного луча может искажаться, что приводит к некоторой неопределенности в положении точки рассеяния. Кроме того, держатель фотопластинки в приборе смонтирован с конечной точностью. В итоге может возникать небольшое отклонение от перпендикулярности дифракционного конуса и поверхности фотопластинки с соответствующим искажением дифракционных колец.
Электронограммы поликристаллических образцов В отличие от дифракционных картин пара исследуемого вещества, представляющих собой совокупность широких дифракционных колец, электронограммы поликристаллических образцов представляют собой набор очень узких дифракционных колец (рис. 1). В этом случае может проявляться эллиптичность, связанная с отклонением конуса рассеяния и фотопластинки от перпендикулярности (рис. 2).
Из тригонометрических соотношений (рис. 2) можно вывести следующие геометрические характеристики эллипсов рассеяния: г = ОА' = ОВ' = Ц^@,
Д= гСоб©/2(1/ СоБ(©+а) - 1 /СоБ(©-а)) « аг2/Ь,
А = АВ = гСоб© /2(1/СоБ(@+а) + 1/СоБ(@-а)) « г{1+ а2(1/2+(г/Ь)2},
В= г/дД - (А /А)2 « г(1+1/2 (аг2/АЬ))2,
где Ь - расстояние «сопло-пластинка», г - радиус недеформированного цикла, © - угол рассеяния, Д - смещение центра эллипса от проекции точки рассеяния, А - большая полуось эллипса, В - малая полуось эллипса, а - угол неперпендикулярности.
© Е.Г. Атавин, А.Я. Стасюк, 2009
Геометрическая модель дифркционных картин
153
Рис. 1. Электронограмма поликристаллической пленки оксида цинка ZnO
Расстояние «сопло-пластинка» 1=500 мм, длина волны электронов - 0.0486608 А
Рис. 2. Влияние неперпендикулярности на дифракционную картину
Для наглядности форма колец рассчитана для физически нереального значения угла а=30
личины полуосей зависят от а квадратично (эффект второго порядка). То есть при малых а эксцентриситет эллипса практически не отличается от единицы.
Мы определили центры 15 дифракционных колец окиси цинка (рис. 3).
Рис. 3. Положения центров 15 дифракционных колец окиси цинка относительно угла фотопластинки
Рис. 4. Дрейф центров дифракционных колец
Наиболее интересным результатом эллиптичности рассматриваемого типа является появление астигматизма дифракционных колец. Это означает, что центры колец перестают совпадать не только с проекцией точки рассеяния, но и между собой. При этом дрейф центров проявляется как эффект первого порядка (линейная зависимость от а), в то время как ве-
Видно, что на экспериментальной дифракционной картине действительно наблюдается небольшой астигматизм, соответствующий углу неперпендикулярности около 1° (рис 4).
Возможны три причины подобной не-перпендикулярности (напомним, что рассматривается только этот источник эллиптичности).
154
Е.Г. Атавин, А.Я. Стасюк
1. Геометрические неточности изготовления и юстировки электронографа.
2. Искривление луча в магнитном поле Земли, не полностью экранированном корпусом прибора.
3. Влияние магнитного поля корпуса электронографа.
Подчеркнем, что все существующие программы первичной обработки экспериментальных дифрактограмм предполагают соосность дифракционных колец. Подчеркнем также, что отмеченный эффект может служить методом контроля за
небольшим отклонением геометрической схемы электронографа от перпендикулярности.
Авторы благодарят профессора Г. Обер-хаммера (университет г. Тъюбинген, Германия) за предоставленные фотоматериалы.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Атавин Е.Г., Фролова М.И. Источники систематических ошибок в электронографическом эксперименте // Вестник Омского университета. 2000. № 2. С. 33-35.
