§ 5. Методы получения дифракционного эффекта

При использовании стандартной рентгеновской аппаратуры длину волны лучей менять непрерывно невозможно. Однако рентгеновская трубка наряду с монохроматическим (линейчатым) спектром испускает так называемый белый (непрерывный) спектр (рис. 27). В этом спектре имеются, естественно, и такие волны, длина которых делает условия Лауэ совместимыми. Лучи с такими λ и будут дифрагировать. Каждый дифракционный луч (со своими φ₁, φ₂, φ₃ и индексами pqr) будет иметь и свою особую длину волны. Остальные лучи непрерывного и линейчатого спектра погасятся. Именно такую дифракционную картину наблюдали в 1912 г. В. Фридрих и П. Книппинг, поставившие опыт по предложению М. Лауэ.

Изменения ориентации кристалла относительно первичного пучка проще всего достичь, заменив монокристалл поликристаллическим образцом, содержащим кристаллики всех возможных ориентаций. В этом случае используется лишь монохроматическое излучение (наиболее интенсивная линия линейчатого спектра - дублет K_α). Среди кристалликов образца имеются и такие, ориентации которых (углы x₁, x₂, x₃) удовлетворяют совместному решению трех условий Лауэ. Каждый из них создает один дифракционный луч с определенными индексами pqr.

Наконец, можно воспользоваться и монохроматическим лучом, и монокристальным образцом, если последний вращать вокруг одной из его осей. При этом будут меняться два из трех углов x и, следовательно, углы полу раствора φ двух из трех конусов. В процессе вращения последовательно будут возникать условия совместимости всех трех условий Лауэ для различных комбинаций pqr и, следовательно, будут возникать "вспышки" дифракционных лучей.

Если к вращению кристалла добавить синхронное перемещение рентгеновской пленки, на которой фиксируется результат дифракции, то по расположению рефлексов на пленке можно будет судить не только о направлении каждого луча pqr, но и об ориентации кристалла в момент каждой "вспышки" дифракции.

Таким образом, существует три классических метода получения дифракционного эффекта от кристалла: полихроматический метод (или метод Лауэ), метод порошка (или метод Дебая - Шерера) и метод вращения монокристалла. Различные схемы, основанные на методе вращения, но включающие то или иное перемещение кассеты с рентгеновской пленкой, называют рентгенгониометрическими.

По способу регистрации лучей рентгеновскую аппаратуру можно разделить на два типа: фотографическую и дифрактометрическую. В фотографических установках лучи фиксируются на рентгеновской пленке, в дифрактометрах-счетчиком-детектором элементарных частиц. Но основа метода остается в обоих случаях неизменной. Разница заключается лишь в том, что при фотографической регистрации мы наблюдаем следы всех дифракционных лучей на проявленной пленке (т. е. одновременно), а в дифрактометрах регистрируем их последовательно по той или иной заранее заданной схеме движения счетчика (и кристалла в случае метода вращения).

Помимо обычных детекторов - счетчиков квантов (т. е. интенсивности лучей), существуют также полупроводниковые энергодисперсионные детекторы с многоканальными анализаторами квантов по их энергии hv, т. е. по длине волны дифрагированных кристаллом лучей. Использование таких детекторов позволяет видоизменить схему полихроматического метода и, по существу, создать еще один метод получения дифракционной картины как с поликристаллического, так, в принципе, и с монокристаллического объекта - метод энергодисперсионной дифрактометрии (см. ниже).

В нейтронографии, использующей в качестве "лучей" поток нейтронов, аналогом метода энергодисперсионной дифрактометрии можно считать времяпролетную методику регистрации дифракционного эффекта, позволяющую разделять в пучке нейтронов компоненты с разным временем прохождения от кристалла до детектора, т. е. нейтроны разной скорости, а следовательно, и с разной "длиной волны" λ, определяемой соотношением де Бройля λ=h/mv.