Рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализ

Рентгеноструктурный анализ с успехом применяется  для изучения кристаллического состояния  полимеров. Ценные сведения даёт рентгеноструктурный  анализ и при исследовании аморфных и жидких тел. Рентгенограммы таких  тел содержат несколько размытых дифракционных колец, интенсивность  которых быстро падает с увеличением  q. По  ширине, форме и интенсивности этих колец можно делать заключения об особенностях  ближнего порядка в той или иной конкретной жидкой или аморфной структуре. 

Важной областью применения рентгеновских лучей  является рентгенография металлов и  сплавов, которая превратилась в  отдельную отрасль науки. Понятие  «рентгенография» включает в себя, наряду с полным или частичным  рентгеноструктурным анализом, также  и другие способы использования  рентгеновских лучей – рентгеновскую  дефектоскопию (просвечивание), рентгеноспектральный анализ, рентгеновскую микроскопию  и другое. Определены структуры чистых металлов и многих сплавов. основанная на рентгеноструктурном анализе кристаллохимия сплавов – один из ведущих разделов металловедения. Ни одна диаграмма состояния металлических сплавов не может считаться надёжно установленной, если данные сплавы не исследованы методами рентгеноструктурного анализа. Благодаря применению методов рентгеноструктурного анализа оказалось возможным глубоко изучить структурные изменения, протекающие в металлах и сплавах при их пластической и термической обработке.  

Методу рентгеноструктурного анализа свойственны и серьёзные  ограничения. Для проведения полного  рентгеноструктурного анализа необходимо, чтобы вещество хорошо кристаллизовалось  и давало достаточно устойчивые кристаллы. Иногда необходимо проводить исследование при высоких или низких температурах. Это сильно затрудняет проведение эксперимента. Полное исследование очень трудоёмко, длительно и сопряжено с большим  объёмом вычислительной работы.  

Для установления атомной  структуры средней сложности (~50- 100 атомов в элементарной ячейке) необходимо измерять интенсивности нескольких сотен и даже тысяч дифракционных  отражений. Эту весьма трудоёмкую и кропотливую работу выполняют автоматические микроденситомеры и дифрактометры, управляемые ЭВМ, иногда в течение нескольких недель и даже месяцев (например, при анализе структур белков, когда число отражений возрастает до сотен тысяч). В связи с этим в последние годы для решения задач рентгеноструктурного анализа получили широкое применение быстродействующие ЭВМ. Однако даже с применением ЭВМ определение структуры остаётся сложной и трудоёмкой работой. Применение в дифрактометре нескольких счётчиков, которые могут параллельно регистрировать отражения, время эксперимента удаётся сократить. Дифрактометрические измерения превосходят фоторегистрацию по чувствительности и точности. 

Позволяя объективно определить структуру молекул и  общий характер взаимодействия молекул  в кристалле, исследование методом  рентгеноструктурного анализа не всегда даёт возможность с нужной степенью достоверности судить о различиях  в характере химических связей внутри молекулы, так как точность определения  длин связей и валентных углов  часто оказывается недостаточной  для этой цели. Серьёзным ограничением метода является  также трудность  определения положений лёгких атомов и особенно атомов водорода.

Список литературы 

Жданов Г.С. Физика твёрдого тела, М., 1962. 

Блохин М.А., Физика рентгеновских лучей, 2 изд., М., 1957. 

Блохин М.А., Методы рентгеноспектральных исследований, М., 1959. 

Ванштейн Э.Е., Рентгеновские спектры атомов в молекулах химических соединений и в сплавах, М.-Л., 1950. 

Бокай Г.Б., Порай-Кошиц М.А., Рентгеноструктурный анализ, М., 1964. 

Шишаков Н.А., Основные понятия структурного анализа, М., 1961.