Vorlesung Röntgendiffraktion_BSz_2016_160930

2016.09.30.
Prüfungsthema
Röngtendiffraktion
Röntgendiffraktion. Das Grundprinzip der
Methode, Interferenz, Anwendungen der
Röntgenstrahlung, die Laue-Gleichungen.
Anwendungsgebiete der Methode.
den 30. September 2016
Dr. Szilvia Barkó
Interferenz von Wellen
In dem Buch: Seite 608-610.
Das HUYGENS'sche Prinzip
• Jeder Punkt einer Wellenfront kann als Ausgangspunkt von
Elementarwellen (Kreis- bzw. Kugelwellen) angesehen werden,
die sich mit gleicher Geschwindigkeit und Frequenz wie die
ursprüngliche Welle ausbreiten.
• Die Einhüllende der Elementarwellen ergibt die neue
Wellenfront.
Röntgenbeugung, auch Röntgendiffraktion
(englisch X-ray diffraction, XRD) genannt, ist die
Beugung von Röntgenstrahlung an geordneten
Strukturen wie Kristallen oder Quasikristallen.
 Das Phänomen der Röntgenbeugung an
Kristallen wurde im Jahre 1912 von Max von
Laue postuliert
 Auf Grundlage der Arbeiten von Max von Laue
begannen William Henry Bragg und William
Lawrence Bragg (Vater und Sohn) die
Röntgenbeugung als Verfahren zur
Strukturaufklärung von Kristallen einzusetzen
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Ursache für die Beugung ist die Reflexion von
Röntgenstrahlung an den Gitterebenen des Kristalls, wobei
die Strahlung nur in solche Richtungen reflektiert wird, in
denen die Bragg-Gleichung erfüllt wird:
Grundlage der Wechselwirkung
Röntgenphotonen + Elektronen der Atomen
Compton → inelastische Streuung
Thomson → elastische Streuung
𝑛 ∗ λ = 2 ∗ 𝑑 ∗ 𝑠𝑖𝑛Θ
Dabei ist
λ: die Wellenlänge des monochromatischen Röntgenstrahls mit dem
man die Probe bestrahlt,
d: der Abstand der Netzebenen,
Θ: der Winkel zur Netzebene, unter dem die Strahlung auftrifft und
n: der Grad des untersuchten Maximums von der Mitte aus, gezählt in
Form einer natürlichen Zahl.
Röntgendiffraktion
Laue-Gleichungen
Was für ein Gitter passt zur Röntgenstrahlung?
l ~< d
𝑎 𝑐𝑜𝑠𝛼 − 𝑐𝑜𝑠𝛼0 = ℎλ
lRtg 10-100 pm
H
Es gibt drei Bedingungsgleichungen für das Zustandekommen
von Interferenzmaxima der Sekundärstrahlen bei der Beugung
von Röntgenstrahlen der Wellenlänge λ an einem Kristall:
𝑏 𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑐𝑜𝑠𝛽0 = 𝑘λ
100 pm
𝑐 𝑐𝑜𝑠𝛾 − 𝑐𝑜𝑠𝛾0 = 𝑙λ
nλ = 2d sinΘ
Atomgitter → Kristall → auch DNS o. Proteinkristall!
α und α0: die Winkel zwischen den Wellennormalen von
einfallender und gebeugter Welle und dem
Elementarvektor a (β und γ entsprechend),
a, b, c die Beträge der Elementarvektoren des
Raumgitters,
h, k, l die Millerschen Indizes der reflektierenden
Netzebene,
λ die Wellenlänge.
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Die Elemente des optischen Resonators sind:
die Spule und der Kondensator.
der Kondensator und der Widerstand.
zwei Linsen.
✓ zwei Spiegel.
Der Abstand der Resonatorspiegel im Fall des
He-Ne Laser mit 632 nm Wellenlänge ist:
31,6 nm.
63,2 nm.
632 nm.
✓ 31,6 cm.
Anhand des Spektrums der Röntgenstrahlung kann
das Kathodenmaterial des Röntgenrohrs identifiziert werden.
✓ das Anodenmaterial des Röntgenrohrs identifiziert werden.
die Füllgasart des Röntgenrohrs identifiziert werden.
In welchem Teil des Atoms entsteht die charakteristische Röntgenstrahlung?
Im Atomkern.
✓ In den inneren Elektronenschalen.
In der äußeren Elektronenschale.
In der äußeren Elektronenschale und in dem Atomkern gleichweise.
Was bedeutet das Wort "LASER"? Lichtabsorption durch induzierte
Strahlungsemission.
Strahlungsverstärkung durch induzierte Extinktion.
✓ Lichtverstärkung durch induzierte Strahlungsemission.
Lichtabsorption durch spontane Emission.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
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