Файл: Ямалеев К.М. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей стареющими сплавами.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.07.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
а |
ö |
|
Расстояние от цент ра зоны, А
Р и с . 11 . Схема распределения средней электронной плотности в зонах, образующихся при низкотемпературном старении спла вов типа А1 —Аg-
Р и с . 12. Распределение диффузного рассеяния вблизи узлов об ратной решетки при сферических зонах в кристалле в случае от сутствия искажений в решетке (а) и при условии, что период решетки а в центральных областях зон, обогащенных растворен ным элементом, меньше, чем в окружающих их обедненных об ластях (б)
Если воспользоваться при интегрировании по областям В фак
тором формы S(r) и учесть, |
что благодаря примерному равенству |
|
атомных радиусов А1 и Ag |
можно во всем кристалле, незави |
|
симо от характера распределения в нем атомов серебра, ввес |
||
ти единую решетчатую функцию G (f), |
характеризующую геомет |
|
рию расположения атомов (при этом |
р(г ) = p . G ( r ) , где і = |
= 0,1ч 2 для соответствующих областей), то путем несложных расчетов можно показать, что в пространстве обратной решетки при наличии в кристалле N равных по размерам и независимо рассеивающих зон интенсивность диффузного рассеяния будет равна
■ ^ h k l ) “ ^ |
- f ^ ) 2 I FG$hkl)l |
f SR^’ hkl ) - kSR2(îrhk]} 12 |
(1,22J |
||
Здесь |
SR.(r*hkl)*SR.( H -H^kj) - |
фактор формы для областей с pannycoh |
|||
R j, |
т.е. Фурье-представление |
фактора формы SR.(r" * ) ( і |
равно |
||
1 или |
2 );”г*кк] - |
радиус-вектор, |
отсчитываемый от каждого у з- |
ла 11h kl |
обратной, решетки, соответствующей решетчатой функции |
_ |
FQ(H) - атомно-структурный множитель, т .е . Фурье-пред- |
Gü'); |
ставление трехмерно-периодической функции электронной плотности
(нормированной) G(r) в пределах одной элементарной ячейки;
р_ рь .
к-----— ■ Очевидно, что 0< к <1,
Р1Р2
В силу сферической симметрии областей Kj и R2 радиус-
вектор г можно заменить его модулем. Характер изменения
І(г |
) изображен на рис. 12. Таким образом, каждый узел |
|
(в том |
числе и нулевой) |
обратной решетки исходного трехмерно |
периодического кристалла |
оказывается окруженным сферической |
областью диффузного рассеяния, которая представляет собой супер позицию о.д.р. для областей кристалла и І^ . Этот результат
может быть получен и с помощью формулы (1.20).
Переходя от сферической формы областей, обогащенных и обед ненных вторым компонентом сплава, к пластинчатой, мы получим ту же картину распределения интенсивности (рис. 12,а,б), но уже в одном измерении - в направлении оси, перпендикулярной к плос кости пластинок.
Введем теперь в модель со сферическими нарушениями следую щие изменения. Будем считать, что атомные радиусы двух сортов атомов не настолько близки, чтобы во всех областях, как обога щенных вторым компонентом, так и обедненных им, можно было описывать геометрию решетки одной и той же функцией G(r), при писывая атомам лишь разную электронную плотность.
Предположим, что в обогащенных областях период решетки несколько меньше, чем в обедненных, тогда он мало отличается от среднего. В этом случае сферические о.д.р., соответствующие обогащенным областям, будут несколько смещены в сторону боль
ших значений ІНІ, |
чем о.д.р. обедненных. Это смещение будет |
пропорционально |
и для нулевого узла картина остается |
прежней (см. рис. 12,а), ко для диффузного рассеяния вокруг остальных узлов обратной решетки основной массы кристалла она уже не будет центрально-симметричной (см. рис. 12,6). В
случае выделений пластинчатой формы в обратной решетке появят ся несимметричные относительно узлов обратной решетки сателли ты. Этот вопрос более подробно будет изложен в следующем раз деле.
Расчет интенсивности диффузного рассеяния для конкретной модели комплекса Гішье
В работе [28] была предложна модель сферического комплекса Гинье и выведены формулы для вычисления интенсивности диф
фузного рассеяния |
рентгеновских лучей. |
|
|
|
|
Рассмотрим модель комплекса Гинье, схематически изображен |
|||||
ную на рис. 13. Реальная электронная плотность меняется по |
|||||
плавной пунктирной кривой от некоторого |
Ртах |
в ядре комплекса |
|||
до |
в обедненном слое. На границе комплекса электронная |
||||
плотность р ^р0 - |
электронной плотности |
исходного |
перенасы |
||
щенного твердого раствора (п.т.р.). При этом не |
исключена воз |
||||
можность |
существования нераспавшихся (неизменных) |
областей |
п.т.р., т.е. областей с р=р0 . ' Подобная модель эквивалентна сплош ной кривой со скачкообразным изменением усредненной электронно!
плотности. Это приводит к понятию о некоторой средней решетке ("рентгеновской") матрицы со средней электронной плотностьюЯэд,
Средняя |
электронная |
плотность переходного слоя |
- р.£ |
а |
зоны - |
P g . 'В результате |
этого рентгеновский радиус |
комплекса |
Гинье оказывается всегда меньше действительного радиуса комп лексов. Допустим, что упругие искажения, приводящие к статическ смещениям атомов решетки из равновесного положения, заключены
только в переходном слое. Тогда |
ру - трехмерно-периодическая |
||
функция радиуса-вектора |
атомов |
в узлах решетки |
матрицы; оп |
ределяемые Гу и rg - |
радиусы-векторы атомов |
в узлах решетки |
film)
Р и с . 13 . Схема распределения электронной плотности в сфери ческом комплексе Гинье
зоны ГП, а Рр |
представляет |
собой функцию |
от |
"г |
■*' |
|
||
Г'^ -=г + и , где |
||||||||
и |
- вектор смещения атомов |
в переходном |
слое из |
положения |
||||
равновесия; |
г ' |
- радиус-вектор атомов в узлах |
решетки |
этого |
||||
слоя при отсутствии в нем напряжения. |
|
|
|
|
||||
|
Амплитуда |
рассеяния рентгеновских лучей |
кристаллом |
старею |
щего сплава с нарушениями правильной периодичности определит
ся выражением |
вида (1.18) |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 Tîl |
|||||||||
A(H)= |
|
f |
|
PM(rM)e |
2тгігН , |
+ ; |
|
^ |
‘>тгігГТ |
||||||||||
|
|
|
|
clvr |
p1.(ir|()e ‘- lrlldVrU.13) |
||||||||||||||
|
|
|
VM= V _ v v K |
|
|
|
|
|
SVK |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Ѵ,Ѵм H |
S V |
|
- |
соответственно |
объемы |
кристалла, |
матрицы |
||||||||||||
и всех |
' |
м |
і= 1 |
4 |
|
|
|
|
участвующих |
в рассеянии. Формулу |
|||||||||
|
N |
комплексов Гинье, |
|||||||||||||||||
(1.23) |
|
можем переписать |
в виде |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
— |
|
|
|
|
|
, 2-п-ігІІ |
|
|
f f^,(?c |
2тгіг^1І |
|
|
|
|
|||||
А( Il ) = |
|
/ Р м (г)е |
dvr + |
)e |
‘ |
dvp + |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
V |
' |
|
|
|
|
SV,(’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ттігІ I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.24) |
||
+ |
|
f |
Р|? ( г ц ) е “ |
d v r _ |
|
/ |
^ ( r K )e“ |
|
d vr . |
|
|||||||||
SV, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Здесь |
второй и третий |
члены соответствуют рассеянию от лере- |
|
||||||||||||||||
ходкого слоя |
объемом |
N |
Ѵ^ - |
|
и зон ГП объемом |
N |
Четвертый |
||||||||||||
S |
|
ѵ |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
і = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
і = I |
|
|
|
член предстивляет |
собой рассеяние |
от |
"дырок" |
- |
малых |
кристал- |
|||||||||||||
ликов объемом |
Ѵі/ |
и структурой матрицы с |
общим объемом |
N |
у |
||||||||||||||
ѵ |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ы |
К' |
Так как переходный слой мало отличается от матрицы и по перио ду решетки, и по рассеивающей способности, его можно не рас сматривать как отдельную область диффузного рассеяния. Поэтому
выражение |
(1.24) |
представим |
в виде |
|
|
|
|||||
д/п\ |
,, |
) |
, |
р |
(г |
).S(i-_r |
2ттіпі |
2тгirl I |
|||
Л(П) - |
f[pM(r |
)(' |
|
]о |
d V|. |
||||||
|
у |
|
|
^ |
^1 |
|
' J |
|
|
|
|
|
2тгіг |
II |
|
|
|
|
2ттіг |
|
II- |
|
|
f fP.t'S,)'' |
|
|
<1 vr - |
f |
p (Г |
)c |
^ d V,. , |
(1.25) |
|||
Il |
11 |
|
|
|
|
|
M |
K |
|
|
|
где S( г—7 ) = |
ПрН |
г |
ГС есть фунюшя формы переходной |
О |
при |
г ,£ |
г |
слоя.
Первый член в (1.25), а значит, и в (1.21) отличен от нуля только в непосредственной близости от узлов обратной решетки матрицы и описывает селективный максимум от матрицы, несколі ко уширенный (с некоторым астеризмом) из-за участия в рассея. нпн переходного слоя. Остальные два члена в (1.25) описывают возникновение диффузного рассеяния рентгеновских лучей.
Рассмотрим отдельно только диффузное рассеяние, интенсив ность которого определяется выражением
—* —
1д(Ю= Лд(!І) Лд(Н)= I Ад(ІІ)
2тті(гц— гЛ)!
|
|
|
|
|
|
|
>1V,. il vr , 4- |
|
|
|
^ |
|
|
|
2iri(r |
— г |
. ) 11 |
|
|
* |
Г Гр |
(7 |
)p |
(7')e |
|ч |
,ч dv dv |
- |
|
|
|
Su |
M |
К |
VI K |
T |
|
r , |
j* |
|
|
VK |
|
|
i m r . J I |
|
2ттіп]Н |
|
||
- |
2l)e[fp^(7B )o |
dvr ‘ |
Грм(7м) г |
dv,.] • |
(1.36 |
||||
|
2Vr> |
|
|
■ |
S u ' |
|
|
Преобразуя формулу (1.26) и используя определение функции Паттерсона и структурной амплитуды, приходим к аналогичному (1.12) выражению
I/In |
|
|
„7 ..2 |
- - - |
Ni |
|
|
|
v” "-HC'IM1“ |
ni,'n(lliV' |
|
||||||
!;(ll)= |
S |
--------------- kSn(ll—lln ,)Г |
+ S |
------ L |
lSn<H—н П[)| ~ - |
|||
|
|
|
|
|
i = 1 |
vl) |
||
|
|
|
H.l |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
rNn |
Nn |
|,’n(|lH:) |
Ы П П ) |
|
||||
- 2 І І 0 |
Y |
V |
vn |
s(M _ ilj,.)-— -1 s (iu iïn.) |
(1.27) |
|||
i = 1 |
1=1 |
|||||||
n i |
vn |
' V |
|
Формула (1.27) дает распределение интенсивности диффузного рассеяния рентгеновских лучей вблизи узлов обратной решетки кристалла матрицы. Для практической работы она малопригодна. Так как обычно экспериментально определяется или интегральная интенсивность, или интенсивность диффузного эффекта в точке его максимума, желательно получить расчетные формулы. Выбран ная нами модель позволяет решить эту задачу.