ما هو حيود الأشعة السينية؟

توضح هذه المقالة شيء مثل حيود الأشعة السينية. وهذا ما يفسر الأساس المادي لهذه الظاهرة وتطبيقه.

تطوير تكنولوجيا المواد الجديدة

الابتكار، وتكنولوجيا النانو - اتجاه في العالم المعاصر. أخبار الكامل من التقارير حول المواد ثورية جديدة. ولكن قلة من الناس يدركون ما يحتاجه ضخمة العلماء جهاز البحوث لخلق ما لا يقل عن تحسن طفيف في التكنولوجيات القائمة. واحدة من الظواهر الأساسية التي تساعد الناس في ذلك، و- حيود الأشعة السينية.

الإشعاع الكهرومغناطيسي

للبدء، لا بد من توضيح أن هذا الإشعاع الكهرومغناطيسي. أي الهيئة المكلفة تتحرك حول نفسها يخلق المجال الكهرومغناطيسي. هذه الحقول تعم في كل مكان، حتى الفراغ من الفضاء السحيق لا يخلو منها. إذا كان في هذا المجال، الاضطرابات الدورية التي هي قادرة على نشر في الفضاء، ما يطلق عليه الإشعاع الكهرومغناطيسي. يستخدم لوصف مفاهيم مثل الطول الموجي والتردد والطاقة. ما الطاقة واضحة بشكل حدسي، والطول الموجي - المسافة بين مراحل متطابقة (على سبيل المثال، بين اثنين من القمم المجاورة). الطول الموجي العالي (وبالتالي تردد)، وطاقة أقل. تذكر، تحتاج هذه المفاهيم لوصف ما حيود الأشعة السينية لفترة وجيزة وبشكل واضح.

الطيف الكهرومغناطيسي

كل متنوعة من الأشعة الكهرومغناطيسية يناسب على نطاق خاص. اعتمادا على الطول الموجي، تميز (من أطول لأقصر):

• موجات الراديو.
• موجة تيراهيرتز.
• موجات الأشعة تحت الحمراء.
• الطول الموجي مرئية.
• الطول الموجي فوق البنفسجية.
• الطول الموجي للأشعة السينية.
• غاما إشعاع.

وهكذا، ونحن مهتمون في إشعاع طول موجة صغيرة جدا وأعلى طاقة (لذلك يطلق عليه أحيانا من الصعب). ومن هنا، نأتي إلى وصف ما حيود الأشعة السينية.

أصل أشعة X

وارتفاع الطاقة الإشعاع، كلما كان من الصعب هو الحصول عليه بشكل مصطنع. نشر النار، وشخص يحصل على الكثير من الأشعة تحت الحمراء، لأنه هو نقل الحرارة. ولكن ذلك كان هناك حيود الأشعة السينية على الهيكل المكاني، فمن الضروري الكثير من العمل الشاق. لذلك، يتم تحرير هذا النوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وإذا ضرب إلكترون من قذيفة من الذرة، التي هي قريبة من القلب. الإلكترونات الموجودة أعلاه، تسعى لملء الحفرة، والتحولات، وتوفير فوتونات الأشعة السينية. أيضا تحت الكبح الثقيل من الجسيمات المشحونة وجود الوزن (على سبيل المثال، الإلكترونات) التي تنتجها هذه الأشعة ذات الطاقة العالية. وهكذا، ويرافق حيود الأشعة السينية على الكريستال المشبك عن طريق إنفاق مبلغ كبير بما فيه الكفاية للطاقة.

في نطاق صناعي، وهذا الإشعاع هي كما يلي:

1. الكاثود تنبعث الإلكترونات ذات طاقة عالية.
2. يواجه الالكترونية مادة الأنود.
3. الإلكترون يبطئ بشكل كبير بانخفاض (تنبعث منه الأشعة السينية).
4. وفي قضية أخرى، والإلكترون يقرع تأخير الجسيمات مع مدار منخفض للذرة من مادة الأنود، والذي يولد أيضا أشعة X.

ومن الضروري أيضا أن نفهم أن مثل أي الإشعاع الكهرومغناطيسي آخرين في أشعة X لديها مجموعة خاصة بها. وغني يستخدم هذا الإشعاع على نطاق واسع بما فيه الكفاية. الجميع يعرف أن العظام المكسورة أو تشكيل في الرئتين تبحث عن بمساعدة الأشعة السينية.

التركيب البلوري

الآن وصلنا بالقرب من ما هو وسيلة لحيود الأشعة السينية. للقيام بذلك، وشرح هيكل صلب. في العلم، ويسمى جسم صلب مادة في حالة البلورية. الخشب والطين أو الزجاج الصلبة، لكنها تفتقر إلى الشيء الرئيسي: هيكل الدوري. ولكن البلورات لها هذا العقار المميز. اسم جدا من هذه الظاهرة يحتوي جوهرها. تحتاج أولا أن نفهم أن في ذرات الكريستال ورسخت. الاتصال بينهما يكون على درجة معينة من المرونة، ولكنها قوية جدا، بحيث يمكن أن تتحرك الذرات داخل شعرية. هذه الحلقات هي ممكنة، ولكن مع تأثير خارجي قوي جدا. على سبيل المثال، إذا كان معدن الكريستال لثني، تتشكل في العيوب نقطة من أنواع مختلفة: في بعض الأماكن ذرة يترك مقعده، وتشكيل موقف، وبعبارة أخرى - يتم نقله في موقف خاطئ، وتشكيل عيب المقدمة. في يفقد وضوح الشمس أضعاف هيكلها الكريستال ضئيلة، فمن المعيب جدا، فضفاضة. ولذلك، فإن كليب، والتي مرة واحدة unbent، فمن الأفضل عدم استخدامها، كما خسر المعدن ممتلكاتهم.

إذا تم إصلاحها الذرات بشكل صارم، لا يمكن وضعه بالنسبة لبعضها البعض بشكل عشوائي كما هو الحال في السوائل. يجب أن ينظموا أنفسهم وذلك لتقليل الطاقة تفاعلهم. وهكذا، يتم ترتيب الذرات في شعرية. في كل من صفائف تقديم الحد الأدنى مجموعة من الذرات مرتبة بطريقة خاصة في الفضاء، و- خلية وحدة من الكريستال. وإذا كان كل من بثها، أي الجمع بين حافة مع بعضها البعض من خلال التحرك في أي اتجاه، نحصل على وضوح الشمس كله. ومع ذلك، فمن الجدير بالذكر أن هذا هو - نموذجا. أي الكريستال الحقيقي له عيوب، وترجمة دقيقة تماما يكاد يكون من المستحيل تحقيقه. عناصر ذاكرة السيليكون الحديثة هي قريبة من بلورات مثالية. ومع ذلك، إنتاجها يتطلب كميات هائلة من الطاقة والموارد الأخرى. في المختبر، العلماء الهياكل ملتزمة من أنواع مختلفة، ولكن كقاعدة عامة، فإن تكلفة إنشائها كبيرة جدا. ولكن دعونا نفترض أن كل البلورات مثالية: في أي اتجاه سوف يكون موجودا في نفس الذرات في نفس مسافات من بعضها البعض. ويسمى هذا الهيكل شعرية.

التحقيق في بنية البلورات

ومن المقرر أن هذه الحقيقة يمكن أن يكون حيود الأشعة السينية على البلورات. هيكل الدوري من بلورات يخلق فيها بعض من الطائرة التي أكثر من ذرات من في اتجاهات أخرى. في بعض الأحيان يتم إعطاء هذه التماثل الطائرة شعرية، وأحيانا - الترتيب المتبادل بين الذرات. يتم تعيين كل طائرة تسميته. المسافة بين الطائرات صغيرة جدا: من أجل من عدة انغستروم (انغستروم استدعاء - 10 ^-10 م أو 0.1 نانومتر).

ومع ذلك، فإن طائرات في اتجاه واحد في أي الكريستال الحقيقي، حتى الكثير صغيرة جدا. حيود الأشعة السينية كوسيلة يستخدم هذه الحقيقة: كل الموجات التي غيرت اتجاه طائرات في اتجاه واحد، ولخص، وإعطاء إشارة خرج هو واضح بما فيه الكفاية. لذلك يمكن للعلماء معرفة ما تقع المناطق داخل البلورة هذه الطائرات، ويتم الحكم على الهيكل الداخلي للهيكل الكريستال. ومع ذلك، إلا أن البيانات ليست كافية. بالإضافة إلى زاوية الميل، بحاجة إلى معرفة المسافة بين الطائرات. وبدون ذلك، يمكنك الحصول على آلاف من نماذج مختلفة للهيكل، ولكن لا يعرف الجواب بالضبط. على كيف يتعلم العلماء عن المسافة بين الطائرات سيتم مناقشتها أدناه.

ظاهرة الحيود

لقد قدمنا بالفعل الأساس المادي للحيود ما الأشعة السينية على شعرية المكانية للبلورات. ومع ذلك، فإننا لم أوضح بعد جوهر ظاهرة الحيود. وهكذا، الحيود - الانحناء من موجات (بما في ذلك الكهرومغناطيسية) العقبات. ويبدو أن هذه الظاهرة ما تزال تمثل انتهاكا للقوانين البصريات الخطية، ولكن الأمر ليس كذلك. ترتبط ارتباطا وثيقا مع تدخل وخصائص الموجة، مثل الفوتونات. إذا كان مسار الضوء يستحق عقبة، بسبب حيود الفوتونات يمكن "رؤية" قاب قوسين أو أدنى. مدى الانحراف عن اتجاه مستقيم انتشار الضوء يعتمد على حجم العراقيل. أصغر عقبة، يجب أن يكون أصغر من طول موجة كهرومغناطيسية. هذا هو السبب في حيود الأشعة السينية على البلورات واحدة باستخدام هذه الأطوال الموجية القصيرة: المسافة بين الطائرات هي، الفوتونات الضوئية صغيرة جدا هي ببساطة ليست "من خلال الحصول على" بينهما، وتعكس فقط من السطح.

هذه فكرة صحيحة، ولكنه يعتبر ضيقة جدا في العلم الحديث. تمديد تعريفه، فضلا عن المعرفة العامة موجات الأساليب الحالية مظاهر الانحراف.

1. تغييرات في هيكل موجة المكاني. على سبيل المثال، زاوية للتوسع موجة من انتشار شعاع أو انحراف عدد موجة من موجات في بعض الاتجاه المفضل. هو أن هذا النوع من الظواهر ذات الصلة الانحناء موجات من العقبات.
2. موجات التوسع في الطيف.
3. تغيير الاستقطاب من الأمواج.
4. تحويل هيكل مرحلة الموجة.

ظاهرة الحيود، جنبا إلى جنب مع تدخل مسؤولة عن حقيقة أن اتجاه شعاع الضوء في وجود فجوة ضيقة وراء ذلك نرى يست واحدة، ولكن هناك عدة مستويات قياسية الخفيفة. وأبعد أكثر من منتصف الفجوة، وارتفاع الطلب. أيضا، عندما ينقسم الصحيح الظل صياغة تجربة إبرة الخياطة التقليدية (رقيقة بشكل طبيعي) إلى عدة فرق، حيث لوحظ الإبرة بالضبط الحد الأقصى ضوء، وليس الحد الأدنى.

صيغة براج

ذكرنا سابقا أن تتم إضافة إشارة النهائية من جميع الفوتونات الأشعة السينية التي تنعكس من الطائرات مع نفس المنحدر داخل البلورة. ولكن هيكل تحسب بالضبط يسمح نسبة هامة أخرى. وبدون ذلك لن تكون مجدية حيود الأشعة السينية. صيغة براج تبدو مثل هذا: 2dsinƟ = nλ. هنا، د - المسافة بين الطائرات بنفس زاوية الميل، θ - زاوية زلة (براج زاوية)، أو زاوية السقوط إلى الطائرة، ن - ترتيب ذروة الانحراف، λ - الطول الموجي. منذ يعرف بالضبط كيف الطيف بالأشعة السينية تستخدم للحصول على البيانات والزاوية التي الضوء يسقط هو، هذه الصيغة تسمح لك لحساب قيمة د. أعلى قليلا قلنا أنه من دون هذه المعلومات الحصول بدقة بنية المادة مستحيل.

الاستخدام الحديث للحيود الأشعة السينية

السؤال الذي يطرح نفسه: ما في الحالات تحتاج إلى هذا التحليل، وليس حقا تم استكشاف العلماء عن بنية العالم، وربما أساسا في إنتاج مواد جديدة لا تنطوي على الناس، أي نوع من النتائج التي سوف؟ أربعة الردود.

1. نعم، نحن نعرف كوكبنا هو جيد بما فيه الكفاية. ولكن في كل عام هناك معادن جديدة. في بعض الأحيان حتى أنها تشير إلى أن هيكل لا تعمل من دون أشعة X.
2. ويحاول العديد من العلماء لتحسين خواص المواد الموجودة. وتتعرض هذه المواد لأنواع مختلفة من العلاج (الضغط ودرجة الحرارة، وأشعة الليزر ومثل. D.). في بعض الأحيان في بنيتها لإضافة أو إزالة عناصر منه. فهم ما جرت إعادة هيكلة داخلية في نفس الوقت المكان، سوف حيود الأشعة السينية على البلورات.
3. بالنسبة لبعض التطبيقات (على سبيل المثال، ليزر وسائل الإعلام النشط، بطاقات الذاكرة، والعناصر البصرية من نظام المراقبة) بلورات يجب أن تتوافق بدقة. لذلك، يتم اختبار هيكلها باستخدام هذا الأسلوب.
4. حيود الأشعة السينية - وهذا هو السبيل الوحيد لمعرفة عدد وما حدث في المراحل التوليف في النظم المتعددة المكونات. ومن أمثلة هذه الأنظمة قد تكون بمثابة عناصر تكنولوجيا السيراميك الحديثة. وجود مراحل غير مرغوب فيه قد تنطوي على عواقب وخيمة.

أنشطة الفضاء

وطلب كثير من الناس: "لماذا لدينا مرصد ضخم يدور حول الأرض، لماذا نحن بحاجة لاند روفر، إذا كان للإنسانية لا تزال لم تحل مشاكل الفقر والحرب؟"

يمكن للجميع العثور حججهم "ل" و "ضد"، ولكن من الواضح أن البشرية يجب أن يكون حلما.

لذلك، والنظر في النجوم، يمكننا القول الآن على وجه اليقين أننا نعرف عنها أكثر وأكثر كل يوم.

X-أشعة العمليات التي تحدث في الفضاء، لا تصل إلى سطح كوكبنا، يتم امتصاصها عن طريق الجو. ولكن هذا جزء من الطيف الكهرومغناطيسي لديه الكثير من البيانات عن الظواهر ذات الطاقة العالية. لذلك، والأدوات، ودراسة الأشعة السينية، ينبغي أن توضع وراء مدار الأرض. المحطة الحالية تعكف حاليا على دراسة البنود التالية:

• بقايا انفجارات السوبرنوفا.
• مراكز المجرات.
• النجوم النيوترونية.
• الثقوب السوداء.
• اصطدام الأجسام الضخمة (المجرات ومجموعات المجرات).

والمثير للدهشة، لمجموعة متنوعة من المشاريع الوصول إلى هذه المحطات هو متاح للطلاب وحتى أطفال المدارس. انها دراسة القادمة من الفضاء السحيق من عوارض الأشعة السينية: الحيود والتداخل وتصبح الطيف موضوع اهتمامهم. وبعض المستخدمين الصغار جدا من المراصد الفضائية جعل الاكتشافات. يجوز للقارئ دقيق، وبطبيعة الحال، ويقول أن لديهم شيئا لمجرد والصور الوقت في دقة عالية للنظر ولاحظ التفاصيل الدقيقة. وبطبيعة الحال، فإن أهمية هذا الاكتشاف، وكقاعدة عامة، لا يفهمون إلا الفلكي خطيرة. ولكن مثل هذه الحالات تلهم الشباب لضمان تكريس حياتهم لاستكشاف الفضاء. وهذا الهدف يستحق أن يتبع.

لذلك، من أجل تحقيق Vilgelma كونرادا رونتجين اكتشف الوصول إلى المعرفة وفرص للتغلب على الكواكب الأخرى ممتاز.