Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка):
6—1169
82
3. Физические методы исследования неорганических веществ
мости от числа оптических осей в них. Если смотреть на кристалл вдоль его оптической оси, то анизотропный кристалл кажется изотропным, т. е. в скрещенных николях образец погасает. Если на образец падает сходящийся пучок света, то можно проводить коноскопические наблюдения и изучать интерференционные фигуры. Такое исследование дает возможность получить дополнительную информацию об одноосных и двуосных кристаллах.
Металлографический микроскоп имеет ту же конструкцию, что и петрографический, однако отличие заключается в том, что источник света и объектив находятся по одну сторону от образца. С помощью этого инструмента можно изучить твердые непрозрачные материалы, такие, как металлы, минералы и керамика. Объем получаемой информации во многом зависит от способа подготовки образцов и качества этой подготовки,а также навыков исследователя. Наиболее подходят для таких исследований образцы с хорошо отполированной поверхностью, которую обрабатывают специальными химикатами, избирательно вытравливающими отдельные составные части образца (одни фазы вытравливаются быстрее, чем другие). Это приводит к появлению рельефа на первоначально гладкой поверхности. Некоторые фазы приобретают после травления цветные оттенки. Получаемая микроскопическими методами информация прежде всего относится к текстуре твердого тела, т. е. удается определить фазовый состав, число, размер и распределение отдельных частиц. Ниже рассмотрены некоторые области применения оптической микроскопии.
Морфология и симметрия кристаллов. До появления рентгенографических методов изучения вещества (т. е. до примерно 1910 г.) данные о морфологии кристаллов составляли важнейший источник их классификации. Для получения информации о морфологии кристаллов использовался и используется до сих пор гониометрический столик, на котором закрепляется образец. Кристалл можно вращать на столике и рассматривать в микроскоп под любым углом. Из данных о форме кристалла можно получить информацию о его симметрии и кристаллической структуре. В хорошо сформированных кристаллах можно определить число и взаимное расположение граней, что позволяет отнести кристалл к топ пли иной точечной группе. До настоящего времени гониометрия широко используется в геологии, минералогии, но редко в других областях материаловедения.
Для порошкообразных материалов с помощью поляризационного микроскопа можно даже при самом беглом исследовании получить множество ценных сведений, например:
3.2. Обзор методов исследования твердых тел
83
а) по характерной форме кристаллических осколков можно судить о типе кристалла, особенно если кристаллы легко раскалываются вдоль некоторых особых направлений;
б) при рассмотрении твердого вещества в скрещенных нико-лях можно определить, изотропен или анизотропен кристалл. Изотропные вещества имеют высокосимметричную кубическую решетку. Впрочем, и аморфные вещества (стекла и гели) также изотропны. Изотропные вещества остаются темными в скрещенных николях, поскольку плоскополяризованный свет проходит через изотропное вещество без изменения направления колебания. Анизотропные вещества частично вращают плоскость поляризации света, когда последний проходит сквозь них. Поэтому в луче проходящего света появляется дополнительная компонента, направление колебаний которой параллельно направлению колебания анализатора. В результате наблюдатель видит свет. 1< числу анизотропных веществ относятся кристаллы некубической симметрии. В эту категорию веществ попадает подавляющее большинство кристаллических тел. Такие вещества часто удается разделить на одноосные (гексагональная, тригональная, тетрагональная кристаллографические системы) и двуосные кристаллы (ромбическая, моноклинная и триклии-иая системы). В одноосных кристаллах оптическая ось параллельна единственной оси симметрии (шестого, третьего или четвертого порядка). Если смотреть в микроскоп на кристалл вдоль этой оси, то кристалл кажется изотропным. В порошкообразных образцах нетрудно найти кристаллы, ориентированные таким образом, особенно если имеется их некоторая преимущественная ориентация. Например, кристаллы гексагональной системы часто имеют форму тонких гексагональных пластин и, естественно, в основном лежат на плоских гранях. Хотя двуосные кристаллы имеют две оптические оси, они обычно не параллельны ни одному из ребер или особых направлений кристалла. Вероятность найти двуосный кристалл, ориентированный своей оптической осью параллельно пучку света, ничтожно мала;
в) анизотропный кристалл в скрещенных николях кажется светлым. При вращении образца на столике микроскопа в некоторых положениях кристалл «темнеет». Это явление называется погасанием. При повороте столика с образцом погасание наступает через каждые 90°. При повороте на 45° от положения погасания наблюдается максимальная яркость. Если кристалл удается ориентировать таким образом, что возникает так называемое параллельное погасание (т. е. такое погасание, которое возникает, когда некоторое особое кристаллографическое направление, например ребро кристалла, становится параллельным направлению колебания поляризованного света), то это
