Một cách trực tiếp nhất để biết dạng của các vật thể là nhìn chúng. Nếu chúng quá nhỏ ta dùng kính hiển vi. Tuy nhiên với kính hiển vi thông thường có một giới hạn khi nhìn các vật nhỏ. Giới hạn đó ( “ giới hạn nhiễu xạ “ ) làm cho ta không thể thấy các vật có kích thước rất nhỏ hơn bước sóng được dùng để nhìn chúng. Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy được khoảng 1 mm trong khi khoảng cách giữa các nguyên tử trong tinh thể vào khoảng vài A. Bước sóng của tia X : ~ vài , chục A. Ta có thể dùng các loại sóng khác có bước sóng nằm trong khoảng vài A o đến vài chục A o . Từ Cơ học lượng tử : các hạt có bản chất sóng. Hạt chuyển động càng nhanh thì bước sóng càng ngắn . Hai loại hạt có thể gia tốc đến vận tốc đủ tạo ra sóng có bước sóng ngắn đó là : nơtron và electron. Không thể phân biệt được các chi tiết bé hơn bước sóng của bức xạ mà ta dùng để quan sát chúng. Khoảng cách của các nguyên tử trong tinh thể chỉ vào khoảng Å . Muốn quan sát được cấu trúc bên trong tinh thể cần dùng những bức xạ có bước sóng cỡ Å. )eV(E 28,0 )eV(E 28,0 Tia X : λ(A 0 ) = Vôùi chuøm neutron λ(A 0 ) = Vôùi chuøm electron λ(A 0 ) = )( , keVE 412 )( , eVE 280 )(eVE 12 Khối lượng nơtron = 1,675x10 -27 kg Bước sóng điển hình 1- 0,01 nm Vận tốc điển hình 400 – 40000 ms -1 Năng lượng điển hình 0,8 – 8000 meV Nhiệt độ điển hình 9 – 90000 K (nơtron nhiệt ) Nơtron Nơtron Hạt đơn Để hiểu được hiện tượng nhiễu xạ ta hãy xét điều gì xẩy ra khi một sóng tương tác với một hạt. Hạt tán xạ sóng tới đồng nhất theo mọi hướng. Vật liệu rắn  Nếu các nguyên tử sắp xếp không có trật tự, khi có sóng tới, các chùm tán xạ tăng cường và triệt nhau một cách hỗn loạn. Chúng không thể tăng cường lẫn nhau theo một chiều nào đó để cho chùm tia nhiễu xạ.  Trong vật liệu kết tinh, các nguyên tử hay phân tử sắp xếp có trật tự, tuần hoàn trong không gian, các chùm tán xạ cộng vào nhau theo một số chiều và tăng cường nhau để cho các chùm nhiễu xạ. W.L. and W.H. Bragg Năm 1915 hai cha con nhà họ Bragg được giải thưởng Nobel về những đóng góp trong lónh vực phân tích cấu trúc tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Năm đó W.L. Bragg mới 25 tuổi, là người trẻ nhất được giải thưởng lớn này. [...]... tán x trên proton yếu hơn 1840 lần so với tán x trên electron và có thể bỏ qua Từ đó ta đi đến kết luận : sự tán x của tia rơn-ghen trên các nguyên tử chủ yếu do các electron Sự tán x tia X bởi electron trong nguyên tử Nói chung có 2 loại tán x trên electron :  tán x kết hợp ( không thay đổi bước sóng )  tán x không kết hợp với sự thay đổi của bước sóng ( tán x Compton ) Sự tán x tia X bởi. .. qua sự tán x khác nhau từ các nguyên tử khác nhau (3) bỏ qua sự phân bố của điện tích quanh hạt nhân Sau đây ta sẽ x t sự nhiễu x tia X trong những điều kiện gần với thực tế hơn Sự tán x tia X bởi electron Tán x Thomson (suy được từ lý thuyết bức x cổ điển của electron dao động) Nếu sóng tới dọc theo chiều Ox và electron ở điểm O, cường độ bức x tán x do electron ở điểm P ( được x c đònh bởi. .. đạt giá trò rất nhỏ khi tán x ngược ( θ = 900 ) Sự tán x tia X bởi một nguyên tử Cường độ của bức x tán x bởi nguyên tử tỷ lệ với bình phương biên độ nên phụ thuộc vào Φ 2 : Φ 2 1 + cos 2 2θ I A = Re ( 2 )( )I0 r 2 Sự tán x tia X bởi N nguyên tử Cường độ tán x tổng cộng của tất cả nguyên tử trong tinh thể bằng N2 lần ( N là số nguyên tử có trong mẫu ) cường độ tán x bởi một nguyên tử : Φ N 1 +... của bức x tới Sự tán x tia X bởi electron trong nguyên tử Với electron liên kết có đồng thời tán x kết hợp và không kết hợp Khi sin θ gần bằng 0 thì tán x kết hợp là chính λ Khi tỷ số đó tăng lên, tán x không kết hợp mạnh lên và tán x kết hợp giảm Vì trong giao thoa chỉ có tán x kết hợp tham gia nên biên sin θ độ tán x giảm rất nhanh khi tăng λ Tán x không kết hợp đóng góp vào bức x nền,... tán x về phía trước (θ = 0o) đúng bằng Z lần cường độ tán x từ 1 electron Chùm tia tán x về phía trước của hai electron A và B đi cùng một khoảng cách nên hiệu pha của chúng không đổi ª Ở các góc khác (θ ≠ 0o) hiệu quang lộ thay đổi , xuất hiện sự giao thoa triệt tiêu một phần Sự tán x tia X bởi một nguyên tử Thừa số tán x nguyên tử Thừa số tán x nguyên tử Φ = tỷ số biên độ sóng tán x bởi một... và các vết nhiễu x dẫn tới khái niệm về không gian đảo (2) sin(θ) tỷ lệ với λ : góc nhiễu x nhỏ khi bước sóng tia X nhỏ (3) Nhiễu x có cùng x c suất với n=1 và n= -1 : các vết nhiễu x phân bố với một sự đối x ng nào đó Hai góc nhiễu x giới hạn : = 0o : các tia không thay đổi chiều, quang lộ như nhau với các hạt ( không phụ thuộc vò trí của chúng )  Không cho thông tin về sự sắp x p trong không... r O x 2θ P y e4 -1 5 Re = m được gọi là bán kính cổ điển của electron 2 2 4 = 2,81.10 (4πε 0 ) m c Tỷ số (Ie / Io) phụ thuộc vào góc tán x θ Góc tán x càng nhỏ thì tỷ số đó càng lớn Cường độ tán x mạnh nhất theo và ngược chiều của chùm tia tới nhưng vẫn rất nhỏ so với cường độ Io của sóng tới Sự tán x tia X bởi nguyên tử Công thức Thompon cũng đúng cho tán x trên proton Vì cường độ tán x tỷ... đóng góp vào bức x nền, làm giảm tỷ số tín hiệu-trên-tạp ở bộ thu Tán x kết hợp tạo ra chùm tia phản x từ tinh thể khi thỏa mãn điều kiện Bragg Sự tán x tia X bởi một nguyên tử Nguyên tử có Z electron Electron của nguyên tử không tập trung ở một điểm mà phân bố quanh hạt nhân, giảm dần từ trong ra ngoài Kích thước của nguyên tử vào cỡ bước sóng của tia X, nên tất cả Z electron của nguyên tử không... nhiễu x gần như bằng 0 với mọi góc trừ góc mà theo đó hiệu quang lộ bằng một số nguyên lần bước sóng Sự nhiễu x trên tinh thể Phương trình Bragg cho ta biết điều kiện xuất hiện và chiều của chùm tia phản x trên 1 họ mặt nào đó của một tinh thể đơn giản P dựa trên giả thiết hạt tán x là 1 điểm đứng yên ở các nút mạng Đònh luật Bragg (1) không cho biết về cường độ và độ rộng của các đỉnh nhiễu x (2)... phản x nếu các tia đến mặt gương đồng pha thì khi phản x vẫn đồng pha cho dù chúng đập vào gương ở điểm nào Khi góc tới và góc phản x bằng nhau : bc = ad , các tia phản x từ hai điểm của mặt có quang lộ như nhau nên hiệu pha giữa chúng không đổi Sự nhiễu x từ một họ mặt của mạng tinh thể Đònh luật Bragg Giao thoa tăng cường khi Đònh luật Bragg Công thức Bragg là hệ quả của tính chất cơ bản của tinh . : sự tán x của tia rơn-ghen trên các nguyên tử chủ yếu do các electron. Sự tán x tia X bởi electron trong nguyên tử Sự tán x tia X bởi electron trong nguyên tử  tán x kết hợp. chùm tia tới nhưng vẫn rất nhỏ so với cường độ I o của sóng tới. Sự tán x tia X bởi electron 0 2 2 2 211 I r RI ee ) cos )(( θ + = 422 0 4 4 cm e )( πε P r 2θ x y z O Sự tán x tia X bởi. rộng của các đỉnh nhiễu x (2) bỏ qua sự tán x khác nhau từ các nguyên tử khác nhau (3) bỏ qua sự phân bố của điện tích quanh hạt nhân. Sau đây ta sẽ x t sự nhiễu x tia X trong những điều kiện