Неупругое рентгеновское рассеяние

Неупругое рентгеновское рассеяние [c.269]

Описанные в разделе 6.2 электронные спектры и МРС-спектры позволяют определить электронные состояния путем измерений уровней энергий электронов. В последнее время в качестве эффективного средства определения волновой функции электронов и электронных состояний в аморфных сплавах, характеризующихся наличием неупорядоченных атомных конфигураций, широко используются эксперименты по комптоновскому рассеянию и аннигиляции позитронов. Комптоновское рассеяние представляет собой неупругое рассеяние рентгеновского или v-излучения на электронах, происходящее в непрерывном энергетическом спектре электронов. В импульсном приближении комптоновский профиль /(< ) непосредственно связан с волновой функцией электронов в пространстве импульсов [c.189]

В высокотемпературной области (Г бв), в жидких металлах, где энергия тепловых колебаний ионов Шв много меньше энергии рассеяния электронов kT, последние игнорируют движение ионов и рассеиваются упруго. Следовательно, в этом случае S( QI) представляет собой в уравнении (6.9) статический структурный фактор, определяемый в экспериментах по рентгеновской или нейтронной дифракции. Однако нельзя игнорировать эффект неупругого рассеяния электронов за счет тепловых колебаний ионов. Поэтому, в уравнении (6.9) 5( ) нужно заменить на 00 — [c.205]

Недавно появились приставки к просвечивающим электронным микроскопам, которые позволяют судить о химическом составе анализируемых областей (см. раздел 6) по результатам анализа энергии вторичного рентгеновского излучения либо потерь энергии проходящих электронов вследствие неупругого рассеяния, зависящего от присутствия примесей. [c.151]

С ростом энергии, во-первых, растет вероятность испускания рентгеновского фотона (для энергий до 2 кэВ доля Оже-электронов больше 90 %) во-вторых, ухудшается разрешение по глубине. Поэтому обычно энергия падающих электронов находится в интервале 0,1—3 кэВ. Получение таких пучков — задача несложная. Сравнительно просты и хорошо известны устройства для энергетического анализа электронов. Для этого используется стандартная аппаратура ДМЭ. Сложность — в том, что приходится измерять малое число Оже-электронов на большом фоне неупруго рассеянных первичных электронов. На кривой зависимости интенсивности эмитируемых электронов от их энергии N ( ) Оже-пики очень слабы и малозаметны. [c.119]

Полное рассеяние на электроне дается выражением (4.1) оно равно одной электронной единице. Следовательно, имеет место также неупругое, или комптоновское, рассеяние оно соответствует случаю, когда рентгеновский фотон соударяется с электроном, теряя при этом энергию и изменяя импульс, которые рассчитываются обычным путем. Тогда интенсивность неупругого рассеяния будет равна [c.84]

Далее, в случае рентгеновских лучей на процессы поглощения затрачивается большая часть энергии падающих фотонов, так что они перестают вносить вклад в измеренные интенсивности. Иначе обстоит дело для электронов. Энергетические потери падающих электронов зачастую настолько малы, что их нельзя обнаружить без помощи специальных устройств, поэтому на практике во многих случаях не удается отличить упругое рассеяние от неупругого. Более того, если рассматривается лишь один вид упругого рассеяния, например только правильное брэгговское рассеяние, то другие типы упругого рассеяния так же, как и неупругое рассеяние при измерениях, можно не учитывать они будут давать свой вклад в эффективный коэффициент поглощения . [c.93]

Таким образом, мы приходим к заключению, чтр, кроме резкого центрального пика при угле, равном нулю, все получающиеся дифрагированные интенсивности обязаны неупругому рассеянию. Для случая дифракции рентгеновских лучей или электронов это в какой-то мере академическая точка зрения, поскольку скорость затухания Р(0, t) со временем соответствует больцмановскому распределению скоростей атомов для обычных температур и средних энергий атомов порядка Г( 0,02 эВ). Энергетические изменения такого порядка для падающего излучения не обнаруживаются, и обычные измерения будут отражать функцию Паттерсона Р(г, 0), которая дается формулой (5.33). Однако в случае дифракции нейтронов подобные изменения знергии или частоты доступны измерению, [c.115]

Обычно при дифракции рентгеновских лучей или электронов измерение интенсивностей не дает возможности различить чисто упругое и неупругое рассеяние. Наблюдаемые интенсивности представляют собой мгновенные интенсивности, усредненные во времени, или [c.151]

На второй стадии часть электронов из-за неупругого рассеяния теряет энергию. Поэтому информацию об энергетическом спектре электронных состояний несут только те электроны, которые достигли поверхности без соударений с решеткой. На рис.5.7 показан характер универсальной для различных твердых тел зависимости средней длины свободного пробега электрона /о от его энергии. Видно, что в области энергий Е= 10-100 эВ /о < 1 нм, и, следовательно, энергетическое распределение эмитированных электронов отображает электронную структуру только приповерхностного слоя кристалла. Энергии квантов /ту г 10—100 эВ соответствуют ультрафиолетовому диапазону, поэтому соответствующий вариант методики называют ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопией УФС), в отличие от рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. [c.165]

Если G = 10 см-, со = Ю " сек- и Ai = 10- 2 г, то показатель экспоненты равен приблизительно 0,1, так что ///о 0,9. В этом случае при абсолютном нуле 90% пучка испытывает упругое рассеяние, а 10%—неупругое рассеяние. Энергия, потерянная при неупругом рассеянии рентгеновского пучка, переходит к атому, который переходит при этом в возбужденное излучатель-ное состояние. [c.101]

Рентгеновский луч также может быть поглощен в кристалле посредством неупругих процессов, связанных с фотоионизацией электронов атомов и с комптоновским рассеянием. При фотоэффекте квант рентгеновского излучения поглощается и электрон покидает атом. Эффект Комптона заключается в рассеянии электроном кванта рентгеновского излучения (рентгеновского фотона) фотон теряет энергию и электрон покидает атом. Глубина проникновения рентгеновского пучка (см. [14]) зависит от природы твердого тела и от энергии рентгеновского фотона, но, как правило, составляет примерно 1 см. Дифрагированный пучок при отражении Брэгга обычно будет образовываться на значительно меньшем расстоянии, возможно, на расстоянии от 10 до 10 см в идеальном кристалле. [c.103]

Неупругое рассеяние рентгеновских лучей на фононах......... 177 [c.171]

НЕУПРУГОЕ РАССЕЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ НА ФОНОНАХ [c.177]

Одним из методов изучения фононного спектра твердых тел является метод неупругого рассеяния рентгеновских лучей на фононах. Проведенное выше рассмотрение можно использовать и для случая неупругого или диффузного рассеяния рентгеновских фотонов в процессах, в которых возникает или поглощает- [c.177]

Рис. 5.5. Дисперсионные кривые, определенные с помощью неупругого рассеяния рентгеновских лучей на фононах, распространяющихся вдоль оси ПО] в алюминии. Черными точками показаны значения для продольной волны Ц светлыми — для поперечной волны T l, в которой частицы колеблются параллельно оси [001] треугольниками — для поперечной волны Т2, параллельной направлению [ПО]. (По Уолкеру [П].)

Рис. 5.6. Дисперсионные кривые для упругих волн, распространяющихся вдоль оси [ 00] в алюминии, полученные с помощью неупругого рассеяния рентгеновских лучей. Значения для продольной и поперечной волн обозначены соответственно темными и светлыми точками. (По Уолкеру.)

Упругое и неупругое рассеяние нейтронов. В гл. 5 мы обсуждали вопрос об определении формы фононного спектра по данным неупругого рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов. Картина рассеяния рентгеновских фотонов определяется пространственным распределением электронного заряда, т. е. лишь плотностью заряда, независимо от наличия или отсутствия намагниченности. Нейтроны же, распространяясь в кристалле, обнаруживают два аспекта своих свойств и волновой, и магнитный, поскольку обладают собственным магнитным моментом [c.560]

Именно это последнее обстоятельство выгодно отличает нейтроны от рентгеновских лучей, кванты которых несут энергию, огромную по сравнению с энергией фонона. Рассеяние называется упругим , если энергия рассеянного и падающего нейтронов одинаковы. Если же в процессе рассеяния происходит обмен энергией между нейтроном и решеткой, то такое рассеяние называется неупругим . Вследствие периодической структуры решетки нейтроны могут рассеиваться когерентно, интерферируя друг с другом такое когерентное рассеяние может быть как упругим, так и неупругим. С другой стороны, имеется большое количество факторов, нарушающих когерентность рассеяния нейтронов (например, беспорядочно распределенные различные изотопические или спиновые состояния ядер). Некогерентное рассеяние также может быть упругим и неупругим. [c.61]

В точности те же законы сохранения (энергии и квазиимпульса) применимы к рассеянию фотонов на ионах, образующих кристалл, однако в случае фотонов из-за совершенно иной количественной формы соотношения между энергией и импульсом получить простую прямую информацию о всем фононном спектре гораздо труднее, чем в случае рассеяния нейтронов ). Наиболее распространены два метода (каждый из которых имеет свои пределы применимости) — это методы, в которых используется неупругое рассеяние рентгеновских лучей и видимого света. [c.107]

Если не принимать во внимание множитель р р) а , характерный для динамики нейтронов, то выражение для сечения неупругого рассеяния рентгеновских лучей имеет в точности такой же вид, как и (0.14). Однако обычно разрешение оказывается недостаточным для того, чтобы выделить малые (по сравнению с энергией рентгеновских лучей) изменения энергии, происходящие [c.385]

Рассеяние рентгеновских лучей отличается от рассеяния нейтронов в двух отношениях. С одной стороны, здесь можно пренебречь эффектами неупругого рассеяния. Энергия рентгеновского излучения с данной длиной волны гораздо больше энергии нейтронов. Небольшое изменение энергии в процессе рассеяния приводит к пренебрежимо малому относительному изменению импульса. [c.157]

В квантовой механике показывается, что энергия основного состояния осциллятора больше энергии покоя классического осциллятора на величину /гйш- (Квантовый осциллятор в основном состоянии не находится в покое.) Энергия п-й орбитали квантового гармонического осциллятора равна (я+ /2)6, где /ае — это нулевая энергия осциллятора. Движение квантового гармонического осциллятора при нулевой энергии (квантовое нулевое движение) приводит к определенным физическим последствиям например, лэмбовский сдвиг энергетических уровней водородного атома обусловлен нулевыми колебаниями электромагнитного поля. Неупругое рассеяние рентгеновских лучей [c.208]

Первоначальную теорию дифракции нейтронов создали физики-ядерщики, которые использовали свои профессиональные понятия ди еренциальных сечений, а не амплитуды атомного рассеяния. Впоследствии варианты этой теории разработали структурщики, которые внесли в нее понятия, используемые в дифракции рентгеновских лучей, и специалисты по физике твердого тела, описывающие свои эксперименты с помощью волновых векторов к, зон Бриллюэна и т.д. Дополнительное усложнение, которое было связано с изучением неупругого рассеяния в процессах, зависящих от времени и включающих фононы и магноны, привело главным образом к развитию этого, заимствованного из физики твердого тела подхода, а не к обобщению методов фурье-преобразований. [c.13]

В случае рентгеновских лучей основной вклад в поглощение происходит за счет возбуждения электронов внутренних оболочек атомов, и, таким образом, за исключением непосредственной близости длин волн падающего пучка и края полосы поглощения, вклад этот очень незначительно зависит от того, соединены ли атомы в молекулы или образуют жидкость или твердое тело. В случае электронов, однако, в наиболее важных процессах неупругого рассеяния принимают участие наружные электронные оболочки, и энергетические потери лежат в пределах от О до 50 эВ. Таким образом, коэффициенты поглощения сильно зависят от природы связи или ионизации атомов. Для твердых тел важный вклад в коэффициент поглощения создается за счет рассеяния на плазмонах, за счет обра- [c.92]

Как для рентгеновских лучей, так и для электронов, фон диффузного рассеяния и поглощение энергии, приводящие к уменьшению интенсивности резких брэгговских отражений,возникают прежде всего из-за неупругого рассеяния падающего излучения на электронах в кристалле. Представление амплитуды атомного рассеяния рентгеновских лучей в виде суммы действительной и мнимой частей, связанное с возбуждением электронов внутренних электронных оболочек, обсуждалось в гл. 4. Мнимая часть амплитуды рассеяния определяет коэффициент поглощения, который может бьгть весьма значительным для длин волн падающего излучения, меньших длины волны края поглощения, т.е. когда падающие кванты обладают достаточной энергией для того, чтобы выбить электрон из одной из внутренних оболочек. В этом случае на дифракционной картине появляется диффузный фон благодаря возникновению характеристического излучения от атомов образца. [c.269]

Дифракционные картины от монокристаллов, полученные в сходящемся пучке и представляющие собой наборы линий, наблюдались в рентгеновских лучах, электронных пучках и других излучениях при разнообразных экспериментальных условиях. В дифракционных картинах, которые получены с помощью рентгеновских лучей, излученных внутри монокристалла, образуются линии Косселя. Почти аналогичные линии Кикучи образуются, когда электроны, диффузно и неупруго рассеянные в кристалле, дифрагируют в кристалле. Эти и все другие похожие типы картин, обсуждаемые в данной главе, мы назовем в общем как картины К--линыы. [c.313]

Рассеяние может быть упругим и неупругнм. Упругое рассеяние (отражение) происходит от ядер атомов обт екта, а неупругое — в резз- льтате столкновений электронов зонда и вещества. Если столкновения происходят с впеш-н 1ми электронами атома, слабо с ним связанными, то ис1]ускрются вторичные электроны. Электроны зонда также вызывают рентгеновские излучения, излучения 0> а- -электронов н катодолюминесценсию (рис. 1,14, а). [c.21]

Общая теоретическая основа метода рассматривается в 2 нй базе представлёния о функции рассеяния S к, ю). Здесь же приведены основные свойства этой функции. Далее устанавливается связь с обычным методом интерпретации рассеяния рентгеновских лучей в рамках так называемого статического приближения. В 4 из лагается теория, лежащая в основе обычного метода дифракции нейтронов, и описываются методы, позволяющие учесть поправки, связанные с многократным рассеянием и неупругими эффектами. В 5 дается обзор последней серии экспериментов Эгельстафа, Эндерби и их сотрудников, а в 6 сделана попытка оценить относительные достоинства рентгеновских и нейтронных методов. [c.67]

Рентгеновские лучи и нейтроны испытывают неупругое рассеяние при взаимодействии. с кристаллами, в результате чего энергия и импульс изменяются таким образом, что эти изменения соответствуют возникновению или поглощению одного или более фононов. Точное измерение эффектов, связанных с такими процессами, позволяет определить свойства отдельных фо- 0Н0В и в частности становить зависимость частоты от волнового вектора, т. е. закон дисперсип. [c.173]

В рентгеновском диапазоне неупругое рассеяние света обнаружил еще в 1923 г. Комптон. В 1934 г. Гейтлер и Нордхейм [25] вычислили вероятность двойного эффекта Комптона, при котором фотон накачки при взаимодействии со свободным электроном превращается в два фотона. Этот процесс аналогичен трехфотонному релеевскому или — при учете отдачи электрона — комбинационному рассеянию и отличается от ПР некогерентностью вкладов отдельных рассеивающих частиц. Когерентное ПР в рентгеновском диапазоне было обнаружено лишь в 1971 г. Айзенбергером и Мак-колом [26]. [c.38]

Если экситон по своему характеру существенно связан с колебаниями ионов, как это и имеет место в ионных кристаллах для так называемых оптических колебаний, то эффективным методом исследования оказывается изучение неупругого рассеяния нейтронов [122] и эффекта Мёссбауэра [123]. В случае же экситонов электронного типа, слабо связанных с колебаниями решетки, можно надеяться на использование других способов, таких, в частности, как измерение дискретных потерь энергии при прохождении электронами тонких слоев [124] и изучение комбинационного (неупругого) рассеяния рентгеновских лучей в кристаллах. Именно на последнем явлении мы здесь и остановимся [226]. [c.339]

Определенную информацию все же удается получить, поступая несколько иным способом. В приложении О показано, что вклад однофононных процессов в полную интенсивность излучения, рассеянного в данном направлении, определяется простой функцией частот и поляризаций тех нескольких фононов, которые принимают участие в таких процессах. Поэтому закон дисперсии фононов может быть найден из измерений интенсивности рассеянного рентгеновского излучения как функции от угла рассеяния и частоты падающих рентгеновских Л5гчей, если удастся найти какой-то способ вычесть из этой интенсивности вклад многофононных процессов. Обычно это пытаются сделать путем теоретического расчета многофононного вклада. Дополнительно следует, однако, учитывать, что рентгеновское излучение в отличие от нейтронов сильно взаимодействует с электронами. Поэтому интенсивность будет содержать вклад, обусловленный неупругим рассеянием на электронах (так называемый комптоновский фон ), что требует внесения соответствующей поправки. [c.108]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...