Диссертация (1144226), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Составные части детекторарасполагаются под углом ~ 2,5° друг к другу [12].Flat-Cone дифрактометр Е2 позволяет отсканировать большую частьобратного пространства не более чем за пять шагов, благодаря использованиюдополнительной оси наклона мультидетектора, а также комбинации рассеяния"вне плоскости Брэгга" и концепции flat-cone layer. Паразитное рассеяние откриостата или стенок печи уменьшается с помощью вращающегося радиальногоколлиматора.

Весь набор данных и вся связанная с ним информация хранятся водном независимом файле формата Nexus. При помощи программного пакетаTVneXus можно оперировать как с первоначальным набором данных, так и спреобразованным в прямое пространство, и использовать другие программыанализа данных (например, MatLab). TVneXus может конвертировать наборыданныхвобычныеодномерныедифракционныеспектрыили2D/3Dраспределения интенсивности рассеяния в обратном пространстве.Для монокристальных работ мультидетектор (четыре 2D детектора 300x300мм2) и столик для образца могут наклоняться вокруг оси, перпендикулярной кмонохроматическому пучку, обеспечивая исследование слоевых сечений внеплоскости брэгговского рассеяния в обратном пространстве (Flat-Cone метод).Для порошковых исследований позиционный 2D мультидетектор устанавливаетсятолько на две позиции по углу 2θ для измерения порошковой дифрактограммы вдиапазоне 2θ=0÷80° или каждый детектор может быть установлен наиндивидуальной позиции (с промежутками между детекторами) для измерений insitu.Применение для изучения распределений упругих и сверхструктурных отражений во всехтрех измерениях обратного пространства (Flat-Cone); для исследования особенностей дифракционных спектров для образцов снизкой интенсивностью рассеяния;16 диффузноерассеяние,обусловленноеструктурнымимагнитнымразупорядочением; магнитные и кристаллические структуры; кинетика фазовых переходов и химических реакций in-situ.Таблица № 1.1.

Параметры Flat-Cone дифрактометра Е2.Лучевая трубкаКоллимацияМонохроматорR 1B15', 30', 60'• Cu (220)• Ge (311)• PG (002)• λ = 0.091 нм [Cu (220)]• λ = 0.121 нм [Ge (311)]• λ = 0.241 нм [PG (002)]2·106 н/см2с- 10°< 2θ < 107°• горизонтальное разрешение: 0.2° - 0.1°• вертикальное разрешение: 0.5° - 0.1°• размер пискеля: 0.1° x 0.1°четыре 2D детектора (ПЗС 300 x 300 мм2)Длина волныПотокДиапазон углов рассеянияУгловое разрешениеДетекторУгол наклона детектораотношению к плоскости рассеянияпо0°< μ < 18°Основные характеристики Е2 представлены в Таблице №1.1.Оригинальныйдизайн прибора основан на геометрии Вайссенберг с линейным детектором. Втекущем состоянии прибора используются четыре (300 х 300 мм2) детектора безвозможности энергетического анализа.

Каждое окно детектора имеет размер 10° х10° (30 mSr). Длина волны может быть установлена при помощи сменныхмонохроматоров λ = 0,9 Å (qmax = 10,8 Å-1); 1,2 Å (qmax = 8,1Å-1) и 2,4 Å (qmax =4,1Å-1) и коллиматором, вставленным непосредственно в канал (15', 30' или 60'). Воптимальной конфигурации может быть достигнуто разрешение.Максимальный угол наклона в режиме the flat-cone μ = 18°.Схема Flat-Cone дифрактометра (Рис. 1.4) является частным случаем методаВайссенберга, который был разработан для рентгеновской дифрактометрии срегистрацией фотографическими методами (Бюргер, 1942) и позволяет вывести вотражающее положение большинство рефлексов, доступных при данной длиневолны.

Для данного прибора эта схема сканирования обратного пространства17была реализована для двухкоординатного детектора, который расположен вдольлинии одного слоя. Для каждого угла поворота кристалла делается отдельноеизмерение. В сравнении с пленкой и первой линейной системой детектора,безусловно, есть потери в разрешении перпендикулярном к линии слоя.Рис. 1.4. Схема Flat-Cone дифрактометра Е2.Столик для образца оснащен специальной системой наклона, позволяющейнастраиваемой оси ϕ наклоняться на угол 0 < µ < 20 ° относительно наклонадетектора. Детектор вместе с защитой может наклоняться на ту же самуювеличину вокруг оси, перпендикулярной направлению падающего пучка вбольшинстве экспериментов.Образец устанавливается на гониометр, который позволяет осуществлятьследующие вращения на углы: 2θ, ϕ, χ, ω, μ; где 2θ - угол, определяющийположение детектора нейтронов; ϕ - угол поворота кристалла вокруг осигониометра; χ - угол наклона оси ϕ; ω – угол поворота χ – круга; μ - угол наклонадетектора и первичного пучка к плоскости, перпендикулярной оси вращения18кристалла.

Детектор вместе с защитой может наклоняться на ту же величинувокруг оси, перпендикулярной к направлению падающего пучка (Рис. 1.5) [13].Рис. 1.5. Геометрия Flat-Cone дифрактометра Е2 и углы вращения егогониометра.Рентгеновская дифракцияВсе предварительные рентгенодифракционные измерения проводились вНОЦ «ФНК» СПбПУ на монокристальном дифрактометре Agilent Technologies(Oxford Diffraction) «Supernova».Система SuperNova представляет новейшее поколение систем с двумяфиксированными значениями длины волны, в ней использованы все достижениясистемы Gemini компании Agilent Technologies двумя различными источникамирентгеновскогоизлучения.Система19предназначенадляпрецизионногоисследования монокристаллов с большими ячейками, в том числе, биологическихмакромолекулярных структур.Основные технические характеристики:Материалы анода: микрофокусные источники излучения – MoKα,CuKα;Номинальный режим работы источников рентгеновского излучения:40 кВ/1.5 мА;Детекторотраженныхрентгеновскихлучей:двумерныйвысокоскоростной CCD;Многослойная рентгеновская оптика для повышения интенсивности ивыполняющая функции монохроматора;Геометрия съемки: 4-х кружный KAPPA гониометр с изменяемымуглом вращения кристалла вокруг оси гониометрической головки (χ):oдиапазон изменения угла 2ϴ от -180 до +215°;oсвободное вращение по углу ω;oшаг измерений по осям 2ϴ и ω не более 0,00125 градуса;oразрешение на молибденовом излучении не более 0.40 Å в диапазонеот 130 до135° по 2θ.НизкотемпературнаясистемаOxfordCryosystemsCobraстемпературным диапазоном 80 – 500 K.Видео-микроскоп, закрепленный непосредственно на гониометре иоснащенный средствами измерения геометрических размеров анализируемыхобразцов с точностью 10 мкм.Программное обеспечение:Специализированный пакет программ CRYSALISpro позволяет выполнятьавтоматический поиск дифракционных пиков с заданными параметрами,автоматически определять и уточнять параметры элементарной ячейки, проводитьинтегрирование массива дифракционных данных, проводить анализ и обработкуданных диффузного рассеяния, учет поглощения по реальной форме кристалла,численный учет поглощения, шкалирование и учет поглощения на основании20данных по интенсивности симметрично-связанных отражений, измеренных приразличныхориентацияхкристалла;расчетгеометрическиххарактеристикобъектов (площадь, периметр, фактор формы, ориентация, длина, ширина).Образцы НКМ на основе магнитных и немагнитных маркопористых ЩБСбыли охарактеризованы с помощью рентгеновского дифрактометра RigakuSmartlab в Инжиниринговом центре Санкт-Петербургского государственноготехнологического института.

Использовалась Cu Kα линия, длина волнысоставила 1,54 Å для Kα1 и 1,54 Å для Kα2 линий, соответственно. ЗначениесоотношенияинтенсивностейвдублетесоставляетIα1/Iα2=0,497.Рентгенографические эксперименты проводились с использованием германиевогомонохроматора, угловое разрешение ~ 0.05 °.Основная часть рентгеновских дифракционных экспериментов былапроведена на линии ID29 в European Synchrotron Radiation Facility (ESRF,Grenoble, France) (Рис. 1.6) на длине волны рентгеновского излучения  = 0,7749Å с соотношением / ~ 2×10-4. Пиксельный детектор PILATUS 6M [14]записывал дифракционные картины с шагом 0,1° в угловом диапазоне 180° врежиме без затвора.

Восстановление матрицы ориентации и предварительнаяреконструкция обратного пространства были получены с помощью программногопакета CrysAlis [15].Рис. 1.6. Линия ID29 в ESRF.21Одним из самых информативных способов получения информации онанонеоднородностях в кристалле является исследование диффузного рассеяния,Фактически это дифракция на несовершенствах структуры кристалла. Диффузноерассеяние включает в себя несколько видов, например: термодиффузное рассеяние, связанное с тепловыми колебаниями атомов вкристалле; критическое рассеяние, проявляющееся в ходе понижения температурывблизиточкисегнетоэлектрическогофазовогоперехода(является,несомненно, интересной темой исследования, однако в настоящей работе нерассматривается); рассеяние на областях, в которых присутствует локальное упорядочение, надефектах структуры и различного рода (например, конфигурационных)флуктуациях , появление каждого из которых возможно в релаксорах.Для описания диффузного рассеяния в изотропном случае используются дватипа корреляционных функций: функция Лоренца (1.1) и квадрированногоЛоренца (1.2):~G  q     2  q2~G q  Выражению (1.1), 2  q2(1.1)2.(1.2)в прямом пространстве соответствует изотропныйкоррелятор [16]:~G r 1exp(  r ) ,r(1.3)а выражению (1.2) - корреляционная функция вида:~G r exp(  r )22.(1.4)1.2 Изготовление магнитных стекол для изученных НКМ методоминдукционной плавкиМагнитные щелочно-боросиликатные стекла (ЩБС) стекла для всехисследуемых НКМ на их основе были изготовлены по принципиально новойтехнологии – методом индукционной плавки совместно с Leibniz University ofHannover (LUH).В настоящее время ЩБС с магнитными свойствами, а также магнитныепористые матрицы на их основе нашли применение во многих областях медицины[3], биологии [4], электронике [5] и т.д.

Основной причиной столь обширнойсферыпримененийявляетсявозможностьизготовленияэтихстеколсконтролируемым нанометровым диаметром пор, в которые можно вводитьразличные материалы (например, медицинские препараты, сегнетоэлектрики,металлы, магнитные материалы, полупроводники и т.д.).Oбычно стекла с магнитными свoйствами изготавливаются либo метoдомплавления в высокотемпературнoм тигле при пoстоянном механическомперемешивании [6], либо зoль-гель метoдами [7], либo с помощью синтезамагнитных частиц непосредственнo в порах исходных матриц [8]. Такие метoдыдoстаточно затратные и не пoзволяют получать бoльшие количества магнитныхстекол.Основнымипреимуществаминовогометодаявляютсявозможностьполучения достаточно большого количества материала - они ограничены толькообъемом тигля и мощностью генератора, а также равномерное распределениемагнитной примеси в объеме.Первые попытки использования данного метода представлены в работе [17].Первоначально использовался графитовый тигель, привносящий дополнительнуюпримесь углерода в расплав.

Характеристики

Список файлов диссертации