Тематический план

  • (бакалаврская программа, V семестр, 2018 – 19 уч. год)

     

    Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В РЕНТГЕНОВСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ.

     

     

    Проблема “Состав-структура-свойства твердых тел”. Дифракционный анализ – единственный метод определения атомной структуры вещества. Проблемы структурной физики наносистем, решаемые с помощью дифракционных методов.

     

     

     

     

    Тема 2. ПРИРОДА РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ.

     

     

    Тормозное и характеристическое излучение. Поглощение, дисперсия, преломление и эффект полного внешнего отражения рентгеновских лучей.

     

     

     

     

    Тема 3. СТРУКТУРНАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИИ.

     

     

    Основные понятия и элементы структурной кристаллографии. Пространственная и обратная решетки. Индексы узлов, направлений, плоскостей. Трансляции. Трансляционная симметрия. Сингонии и системы кристаллов. Решетки Бравэ.

     

     

     

     

    Тема 4. ДИФРАКЦИОННЫЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ИДЕАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ.

     

     

    Приближение кинематической теории дифракции. Геометрия дифракционной картины рассеяния кристаллом. Основная задача дифракционного структурного анализа. Фазовая проблема и пути ее решения. Интенсивность спектра дифракционной решетки. Двойная лауэвская сумма. Интерференционная функция и ее отображение в обратном пространстве.

     

     

     

     

    Тема 5. ПРИМЕНЕНИЕ РЯДОВ ФУРЬЕ.

     

     

    Дифракционный структурный анализ конденсированных сред как преобразование Фурье. Фурье-трансформанта конфигурации объектов. Фурье-трансформанта функций плотности: ядра, атома (атомная амплитуда). Фурье-трансформанта функций плотности: элементарной ячейки (структурная амплитуда), линейной цепочки. Лауэвская сумма.

     

     

     

     

    Тема 6.  РАССЕЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЙ АТОМОМ.

     

     

    Атомная амплитуда рассеяния, длина и поперечное сечение рассеяния. Интенсивность рассеяния регулярными и искаженными совокупностями атомов. Основная формула дифракционного структурного анализа. Множитель Лоренца. Множитель поглощения.

     

     

     

     

    Тема 7. МЕТОДЫ ДИФРАКЦИОННОГО СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА.

     

     

    Классификация экспериментальных методов. Метод Лауэ. Метод вращения. Метод поликристалла. Геометрия дифракционной картины кристалла: сфера Эвальда, уравнение Лауэ и формула Вульфа-Брэгга. Установление аморфности и кристалличности. Идентификация кристаллических веществ и рентгеновский фазовый анализ.

     

     

     

     

    Тема 8. РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РЕАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ.

     

     

    Разделение полного рассеяния на структурные максимумы и диффузный фон. Усреднение по положению дефектов в образце. Влияние тепловых колебаний на картину рассеяния рентгеновских лучей. Фактор Дебая-Валлера. Тепловой диффузный фон. Интенсивность брэгговского отражения для тонкой кристаллической пластинки. Интенсивность рассеяния поликристаллом. Множитель повторяемости. Интенсивность отражения для мозаичного кристалла.

     

     

     

     

    Тема 9. КАРТИНА РАССЕЯНИЯ НА ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ С ДАЛЬНИМ И БЛИЖНИМ ПОРЯДКОМ.

     

     

    Картина рассеяния для деформированного поликристаллического образца. Определение областей когерентного рассеяния. Дифрактометрия порошков и анализ полученных данных. Структурные и сверхструктурные максимумы при наличии дальнего порядка. Вид дифракционной картины при наличии ближнего порядка. Линейный и квадратичный размерный эффект. Вид дифракционной картины при наличии вакансий. Влияние тепловых колебаний на картину рассеяния рентгеновских лучей. Изменение узлов обратной решетки при рассеянии рентгеновских лучей кристаллом малых размеров. Дифракционные эффекты при наличии в образце деформационных дефектов упаковки. Дефекты первого и второго класса.

     

     

     

     

    Тема 10. МАЛОУГЛОВОЕ РАССЕЯНИЕ.

     

     

    Определение среднего размера рассеивающих частиц. Рассеяние рентгеновских лучей аморфной средой. Вид дифракционной картины при рассеянии рентгеновских лучей аморфным веществом. Влияние смещений атомов на картину рассеяния под малыми углами.

     

     

     

     

    Тема 11. СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ.

     

     

    Рентгеноструктурный анализ наносистем. Синхротронное излучение и его применение для структурных исследований конденсированных сред. Магнитное рентгеновское рассеяние.

     

     

     

     

    Тема 12. РЕНТГЕНОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ НАНООБЪЕКТОВ.

     

     

    Рассеяние рентгеновского излучения в кристаллах вблизи краев поглощения. Зависимость амплитуды резонансного рассеяния от локального атомного окружения и магнитной структуры. Поляризационные свойства резонансного рассеяния синхротронного излучения. Магнитный резонансный и нерезонансный вклады в амплитуду рассеяния. Особенности резонансного поглощения синхротронного излучения. Природа возникновения осцилляций в спектрах поглощения и рассеяния. Возможности EXAFS и XANES (спектроскопии для изучения структуры и свойств наночастиц. “Запрещенные” отражения в резонансной дифракции синхротронного излучения.

     

     

     

     

    Тема 13. МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ НАНООБЪЕКТОВ.

     

     

     

     

     

     

     

    Тема 14. СКАНИРУЮЩАЯ ТУННЕЛЬНАЯ И АТОМНО-СИЛОВАЯ МИКРОСКОПИЯ.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Основная литература

    1.     Илюшин А.С., Орешко А.П. Дифракционный структурный анализ. М., физический факультет МГУ, Изд. дом «Крепостновъ», 2013.

    2.     Иверонова В.И., Ревкевич Г.П. Теория рассеяния рентгеновских лучей. М.: МГУ, 1978.

     

    Дополнительная литература

    1.     Илюшин А.С., Орешко А.П. Введение в дифракционный структурный анализ. М., физический факультет МГУ, 2008.

    1. Жданов Г.С, Илюшин А.С., Никитина С.В. Дифракционный и резонансный структурный анализ. М.: Наука, 1980.
    2. Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ. М.: Физматлит, 2007.
    3. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М., Наука, 1975.
    4. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982.
    5. Овчинникова Е.Н., Андреева М.А. Синхротронные исследования в физике твердого тела. Часть 1. М., физический факультет МГУ, 2007.

     

    Перечень ресурсов Интернет необходимых для освоения дисциплины:

    ·       http://kftt.phys.msu.ru/

    ·       http://leonardo.phys.washington.edu/feff/

    ·       www.neel.cnrs.fr/fdmnes/