Aplikovaná RTG difraktometrie RTG práškový difrakční záznam: získání, vyhodnocení, význam Aplikovaná RTG prášková difraktometrie Cíl předmětu: pochopit možnosti práškové difrakce ukázat příklady využití difrakčního záznamu prezentovat možnosti metody pro identifikaci minerálů podtrhnout význam strukturních dat pro klasifikaci minerálních skupin Hlavní témata předmětu: (jsou rozdělena do osmi dvouhodinových bloků) Difrakční záznam, jeho vyhodnocení a využití k identifikaci minerálů a minerálních skupin Využití práškového difrakčního záznamu pro získávání různých strukturních závislostí u konkrétních minerálů Klasifikace fylosilikátu s ohledem na jejich specifické struktury a možnosti jejich rozlišení práškovou difraktometrií Strukturní klasifikace chloritů a živců jako typické ukázky významu RTG práškových difrakčních metod Cíle dnešní přednášky 1. Objasnit základní princip RTG práškové difraktometrie 2. Definovat, co v sobě skrývá práškový difrakční záznam 3. Jak snadno získat difrakční záznam (difraktogram) 4. Možnosti zpracování a vyhodnocení difraktogramu Rentgenová prášková difraktometrie K čemu je dobrá RTG prášková difraktometrie v mineralogii? Jaká je fyzikální podstata RTG práškové difraktometrie? Metoda rentgenové práškové difraktometrie Velmi univerzální metoda vycházející z vlastností struktury krystalických látek Široká využitelnost v mineralogii, petrologii, materiálovém inženýrství, farmacii, chemii, fyzice a řadě dalších oborů. Aplikace v mineralogii: • identifikace minerálů na základě struktury • výpočet mřížkových parametrů • klasifikace minerálních skupin • zpřesňování strukturních pozic • stanovení substitucí v minerálech __________________p^ Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Základní princip práškové difraktometrie r Fyzikální princip: ohyb rentgenového záření ve struktuře minerálů dopadající RTG svazek uzlový bod difraktovaný svazek perioda identity Vyjádření Braggovým zákonem n^=2dhk|SÍn© Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Jak to probíhá v praxi? Zdroj RTG záření: vlnovou délku známe Vzorek s reálnou strukturou se skládá ze souborů stejně vzdálených rovin Detektor provádí: 1. záznam intenzity difraktovaného záření 2. Polohu definovanou úhlem 20 Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Difrakční záznam Difrakční záznam vyjadřuje závislost difraktované intenzity RTG záření na úhlu dopadajícího, resp. difraktovaného svazku. Osa y: Intenzita difraktovaného RTG svazku (počet pulsů pulsy/sekunda relativní int.) cisty anhydrit pro konstantní přídavek (Range 1] ***t**-*»-%iWWw**bti**J t----------1 Osax: úhel difraktovaného svazku 20 definuje přesná poloha detektoru iL UL^JL^JLjLwJi^____1L~. 70.0 2Theta Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Difrakční záznam - význam křivek 4000 3000 2000 1000 Linie pozadí Slabá intenzita RTG svazku, kdy není splněna Braggova rovnice. Načítá se rozptýlené záření na vzorku, držáku, ve vzduchu. :**w*"^^ cisty anhydrit pro konstantní přídavek (Range 1) Difrakční pík, difrakční maximum Vzniká v okamžiku, kdy je pro určitou strukturní rovinu hkl splněna Braggova rovnice: n^=2dhk| sin© LlJULjl-JL^.....^jl. 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 2Theta Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Difrakční záznam - poloha difrakce Poloha difrakčního maxima je definována mezirovinnou vzdáleností d difraktující strukturní roviny hkl. 1000 800 S 600 400 200 Přesná poloha se odvíjí od mezirovinmé vzdálenosti d. Mezirovinma vzdálenost je definována typem struktury a typem přítomných atomů (viz izostrukturní minerály). sadrovec - Koberice (Range 1) Difrakční maximum od strukturní roviny hkl, např. 111 2Theta Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Difrakční záznam - intenzita difrakce r Výška (intenzita) difrakčního piku závisí na typu a uspořádání jednotlivých atomů v difraktující strukturní rovině hkl. 2Theta Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Základní kroky získání difrakčního záznamu Kvalitní difrakční záznam = první předpoklad získání kvalitních výsledků Preciznost měření se odvíjí od požadavků na výsledek (identifikace, mříž. parametry) 1. Krok: Příprava vzorku • Vyhovující zrnitost • Správné množství • Korektní homogenizace • Dostatečná stabilita Chyba v přípravě vzorku je neopravitelná a často se špatně identifikuje. Správně připravený vzorek umožňuje přesné měření. Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Základní kroky získání difrakčního záznamu 2. krok: Nastavení parametrů měření Špatně zvolený způsob měření může výrazně zkomplikovat získání potřebných dat výběr vhodné geometrie (reflexe, transmise) vhodná vlnová délka RTG lampy vhodná geometrie svazku vhodný detektor dostatečně detailní načtení Princip RTG difraktometrie Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu Vyhodnocení záznamu se provádí pomocí vhodného softwaru. Výběr programů je poměrně bohatý. Základní kroky vyhodnocování difrakčního záznamu: přesný popis vzorku odečtení pozadí vyhledání difrakcí, stanovení polohy a intenzity vypřesnění polohy a intenzity difrakcí kvalitativní příp. kvantitativní fázová analýza výpočet mřížkových parametrů zpřesnění struktury jiné výpočty a aplikace Význam difrakčního záznamu Získání difrakčního záznamu Úprava difrakčního záznamu