Техника - молодёжи 1951-11, страница 13

рами. После того как форма и размеры ячейки установлены, определяют вид симметрии кристалла по Федорову, выясняют тип упаковки атомов или молекул в кристаллической решетке, характер связи между отдельными атомами или молекулами. Чтобы собрать эти сведения, дающие основания для полной характеристики кристалла, нужно пройти длительный, кропотливый путь исследований с применением специальных структурных методов. Вот об этих методах мы и поведем речь.

РЕНТГЕНОВСКИЙ ЛУЧ - КЛЮЧ К ОТКРЫТИЮ ТАЙНЫ СТРОЕНИЯ КРИСТАЛЛА

П рименение электронного микроскопа значительно расширило пределы «прямого видения» и даже позволило увидеть отдельные крупные белковые молекулы. Однако эти увеличения еще недостаточны для того, чтобы увидеть атомы или молекулы в кристаллах. На пути решения задачи прямого видения атомов с помощью электронного микроскопа имеются еще большие трудности. И пока наука использует так называемые структурные методы исследования.

Схема получения рентгенограммы кристалла. Черные точки на фотопластинке получаются в местах, где рентгеновские лучи, рассеянные кристаллом, усиливают друг друга.

В конце 1895 года немецким физиком В. Рентгеном были открыты лучи, которые по имени ученого, их открывшего, назвали рентгеновскими. Хотя природа этих лучей такая же, как и лучей видимого света, однако некоторые их свойства резко отличны.

Известно, например, явление огибания световыми лучами препятствий, так называемая дифракция.

Пройдя сквозь узкую щель, свет рисует на экране картину, состоящую из чередующихся светлых и темных полос. Темные полосы получаются в тех местах, где лучи, расходящиеся от щели, гасят друг друга, где гребни световых волн одних лучей совпадают с впадинами других. Для того чтобы наблюдать явление дифракции, длина волны падающего света должна быть соизмерима с шириной щели.

Длина волны рентгеновских лучей в 10 ООО раз короче длины волны видимых лучей. Изготовить дифракционную щель для таких лучей искусственным способом невозможно.

Слева — рентгенограмма кристалла берилла, снятая по направлению шестерной оси симметрии. Справа — модель элементарной ячейки

этого кристаллу.

Была высказана мысль, что кристалл, в котором атомы расположены правильными рядами на весьма малых расстояниях друг от друга, может послужить естественной, трехмерной дифракционной решеткой для рентгеновских лучей.

В 1012 году был поставлен опыт, подтвердивший эту мысль. Ученые направили на кристалл каменной соли узкий пучок рентгеновских лучей. За кристаллом они поместили фотопластинку. Когда фотопластинку проявили, на ней перед глазами ученых предстал узор из разбросанных по пластинке черных пятнышек, расположенных в симметричном порядке. Эти пятнышки был^1 следами рассеянных атомами рентгеновских лучей. Ученые сфотографировали дифракцию рентгеновских лучей кристаллом.

Этот опыт послужил началом рождения рентгеновского структурного анализа.

Рентгеновские лучи обладают двумя замечательными особенностями, делающими их превосходным орудием такого анализа: во-первых, они закономерно отражаются от атомных плоскостей кристалла, периодически повторяющихся в пространстве. И, во-вторых, лучи эти способны проникать

внутрь как прозрачных, так и непрозрачных тел.

Закон отражения рентгеновских лучей от атомов кристаллов был открыт выдающимся русским ученым — кристаллографом Ю. В. Вульфом. Вульф предложил рассматривать кристалл, как тело, построенное из многочисленных систем атомных плоскостей. Эти плоскости можно провести через различные совокупности атомов кристалла.

Если взять плоскости, параллельные друг другу, то такая система называется семейством тождественных плоскостей, находящихся друг от друга на одинаковых расстояниях.

Если на такую систему плоскостей направить пучок рентгеновских лучей определенной длины волны, то каждая из этих плоскостей будет отражать рентгеновские лучи наподобие отражения видимых лучей от зеркальной поверхности. Поэтому и справедливо предложение Вульфа. Падая на кристалл, рентгеновские лучи отражаются одновременно от большого количества атомных плоскостей внутри кристаллического тела. Вот эти рентгеновские лучи, отраженные атомами, усеивающими условно введенные нами атомные пло-

Вни 8 у — схема пересечения рентгеновских лучей, рассеянных металлической проволокой (поликристаллом ), в виде конусов, с фотопленкой. Справа — рентгенограммы технического железа, снятые при различных температурах. По положению черточек-следов можно судить, как в зависимости от температуры меняется характер рассеивания рентгеновских луч"й жглезом.