Юный техник 1981-10, страница 22

До недавних пор рентгеновские лучи обязательно пропускали через коллиматор — щель, и лучи превращались в узкий пучок. Он-то и обеспечивал четкое, резкое изображение на рентгенограмме.

Давайте рассмотрим подробнее, как рентгеновские лучи идут сквозь кристалл.

В школьном физическом кабинете вы наверняка видели модели кристаллических решеток разных веществ. Разноцветные шарики символизируют атомы, а проходящие сквозь них стальные проволоки моделируют плоскости кристаллической решетки.

Так вот, когда такой узкий, направленный, или, как говорят, специалисты, коллимированный, пучок идет сквозь кристалл, часть лучей свободно проникает в пространства между атомами, некоторые снайперски попадают в центр атома и поглощаются им, некоторые идут по касательной к атомам и рикошетируют под разными углами. Величина углов отражения, направление дальнейшего движения луча, понятно, величины случайные. Их невозможно предугадать, тем более что настоящие атомы вовсе не бильярдные шарики, как изображают их на моделях. У них более сложное строение. Атомов в кристалле бесчисленное множество. Никто не в состоянии предсказать, скольких атомов коснется луч на своем пути, сколько раз он рикошетирует — преломится. И восстановить задним числом все зигзаги пути луча тоже невозможно. Лишь на моделях кристаллические решетки безукоризненно правильны. В действительности таких решеток не бывает. Все это делает картину отражения далекой от идеала; она напоминает скорее кривое зеркало. И специалистам зачастую с великим трудом удается расшифровать рентгенограмму, восстановить по ней характер пространственного расположения атомов.

Облегчить задачу расшифровки и решили молодые сотрудники Института физики твердого тела АН СССР, кандидаты физико-математических наук Виталий Аристов, Иван Шматько и Евгений Шулаков. Прежде всего вместо узкого, коллимированного пучка они предложили использовать широкий, даже более того, расходящийся пучок.

Какой в этом резон? Мы говорили, что на обычной рентгенограмме, полученной при помощи узкого пучка, в середине получается большое пятно — след тех лучей, которые прошли сквозь кристалл, не преломившись. Дифракцию дают большей частью окраинные лучи пучка. Они ведь не идут строго параллельно, как в световоде или лазере, а расходятся и падают на поверхность кристалла не под прямым углом. Лучи широкого, расходящегося пучка практически все падают не перпендикулярно, а наклонно к плоскости кристаллической решетки. И поэтому больше лучей рикошетирует, и лучей, у которых угол падения на кристалл будет равен углу отражения, тоже будет больше. То есть ученые пошли, как говорят, от противного. Чтобы получить четкое, правильное представление о строении вещества, оказалось необходимым с самого начала направить рентгеновские лучи как бы неправильно: не прямо сквозь кристалл, а по касательной. Таким образом, «провоцируя» вначале погрешность пути луча, ученые быстрее и успешнее выявляют в конце концов погрешности строения кристалла.

Однако при экспериментальном осуществлении идеи возникла проблема такого рода. На практике размер исследуемого кристалла зачастую бывает невелик — порядка одного миллиметра. (Кристалл больших размеров либо сложно вырастить, либо этого не делают специально, поскольку с увеличением размеров кристалла

20