Структурная электронография - Вайнштей Б.К.
Скачать (прямая ссылка):
электронографические исследования позволили уточнить и расширить
отдельные положения теории химической связи в кристаллах различного типа,
изучить механизм некоторых фазовых превращений, объяснить свойства ряда
используемых в технике материалов и сделать многие другие выводы.
Целью настоящей главы является показать на конкретных примерах основы
методики электронографических структурных исследований, теория которых
разбиралась в предыдущих главах, и привести некоторые полученные
результаты.
Следующие за проведением эксперимента (приготовлением препаратов и
получением снимков) этапы структурного определения рассмотрены в главах
II-IV. Симметрия и элементарная ячейка кристалла определяются на
основании геометрических измерений электронограмм, рассмотрения их
симметрии и погашений. Анализ интенсивности рефлексов позволяет перейти к
величинам | Ф |2 и |Ф|. Строя Ф2-ряды, используя кристаллохимические
соображения и другие средства нахождения предварительной модели,
рассчитывают знаки амплитуд. Наконец, строят синтез Фурье потенциала и
окончательно уточняют структуру,
В зависимости от существа поставленной задачи и ее сложности, от наличия
уже имеющихся сведений о данной структуре, а также от индивидуальных,
выясняемых в процессе эксперимента особенностей изучаемого вещества,
конкретный характер исследования может изме-
244
няться, отклоняясь от готового стандартного плана. При этом иногда
приходится встречаться с отсутствием некоторых сведений, существенных для
структурного исследования (например, с неполнотой набора рефлексов на
электронограммах, с известной неопределенностью в химической формуле).
Сообразуясь с характером получаемых электронограмм, а также привлекая к
рассмотрению всю совокупность экспериментальных и теоретических данных об
исследуемом веществе, указанные трудности почти всегда можно обойти.
§ 1. Краткие сведения об экспериментальной технике
Электронограф. Большинство исследований, разбираемых в настоящей главе,
проведено на электронографе Института кристаллографии Академии наук СССР.
В отдельных случаях использовался электронограф ЭМ-4 ГОП. Удобной для
структурных исследований оказалась предложенная 3. Г. Пинскером схема
электронографа, осуществленная в ряде моделей. Основные черты ее
следующие: горизонтальное расположение прибора, делающее доступным для
управления и обслуживания все его части, и большое расстояние от
препарата до экрана, что позволяет получать электронограммы на пластинках
размером 13 X 18 см. Такой размер диффракционного изображения наиболее
удобен при расшифровке сложных структур, когда на отдельном снимке
подлежат индицированию и измерению с последующей оценкой интенсивностей
до 200-300 рефлексов.
На рис. 123 представлена схема последней модели электронографа Института
кристаллографии, разработанная автором и 3. Г. Пинскером.
Основные части прибора выточены из железа-армко, экранирующего
электронный пучок от посторонних магнитных влияний, и собраны на
резиновых уплотнениях. В подвижных частях, передающих движения в вакуум,
используются сильфоны и конические шлифы. Расстояние препарат - экран
равно 700 мм.
Электронная пушка 1 рассчитана на ускоряющее напряжение до 100 кв. Для
получения яркого и острого пучка использован принцип подвижной нити
накала в венельтовом цилиндре с небольшим выходным отверстием диаметром
0,1 мм. Возможны три смещения нити - два движения относительно оси пушки
и третье - подача вдоль оси. Юстировка нити производится при включенном
высоком напряжении.
В антикатодной части 2 помещена подвижная диаграмма. Пушка в целом также
подвижна (3). Ее можно сдвигать в горизонтальном и вертикальном
направлениях, а также давать ей небольшие повороты вокруг горизонтальной
и вертикальной осей. Этими перемещениями при установке электронографа
пучок выводится точно на ось прибора.
Переходная камера 4 обеспечивает наиболее короткий путь откачки
электронной пушки (через коллиматор). В ней, кроме того, размещены затвор
для экспонирования снимков и промежуточный экран для юстировки пучка.
245
Рис. 123. Схема электронографа Института кристаллографии АН СССР.
1 - электронная пушка, 2 - антикатодная часть, 3 - стойка пушки, 4 -
переходная камера, 5 - магнитная линза, 6 - центральная камера, 7 -
промежуточный клапан, 8 - диффракционный конус, 9 - верхняя часть
фотокамеры, 10 - нижняя ее часть, 11 - высоковакуумный насос, 12 -
распределитель форвакуума, 13 - клапан высокого вакуума, 14 - пульт
электрического управления.
Магнитная линза 5 имеет обмотку 20 тыс. витков. Для получения диффракции
пучок фокусируется на экран. При фокусировке пучка в некоторую точку до
препарата на экране получается теневое изображение объекта с увеличением
порядка 50.
Центральная камера б снабжена крышкой со смотровым окном и электрическими
вводами, к которым могут быть присоединены различные приспособления - для
напыления, нагрева образца и т. д. В камере расположена и пушка для
