Метод за определяне на плътността на монокристали на твърди вещества
Собственици на патент RU 2289116:
Изобретението се отнася до областта на изпитване на физичните свойства на материалите и е предназначено за определяне на плътността. Техническият резултат от изобретението е разширяването на функционалността, намаляването на интензивността на труда поради прогнозирането на физическите свойства на материала чрез изчисление по формулата. Същността на изобретението се състои в това, че за единични кристали на прости вещества периодът на кристалната решетка се определя чрез метода на рентгенова дифракция и след това плътността се изчислява по установената формула, а за монокристали на сложни вещества периодът на кристалната решетка се определя чрез метода на рентгенова дифракция, след което плътността на всеки съставен химичен елемент ρi в елементарната клетка на кристалната структура на сложното вещество се определя по установената формула , след което плътността на сложното вещество ρ се определя като сбор от плътностите на простите вещества, изграждащи сложното вещество. 2 н.п. f-ly, 1 табл.
Изобретението се отнася до методи за определяне на плътността на твърди вещества.
Недостатъците на методите са ограничената функционалност.
Недостатъците са сложността на метода и ограничената функционалност.
Техническият резултат от изобретението е намаляване на сложността на метода, възможността за прогнозиране на плътността на материала чрез изчисляване на формулата, както и разширяване на функционалността чрез определяне на плътността на изключително малки обеми на ниво нанометрови размери.
Техническият резултат от изобретението се постига благодарение на факта, че в метода за определяне на плътността на твърдите вещества, според който плътността се изчислява по формулата, за разлика от прототипа за монокристали на прости вещества, периодът на кристалната решетка се определя чрез метода на рентгенова дифракция и след това по формулата
където mA е атомната маса на елемента;
Мед \u003d 1,66 · 10 -27 kg - единица за атомна маса;
kp - коефициент на ретикулярна плътност на елементарната клетка на кристалната структура;
a0 - период на кристалната решетка
В допълнение, техническият резултат от изобретението се постига поради факта, че в метода за определяне на плътността на твърдите вещества, според който плътността се изчислява по формулата, за разлика от прототипа за монокристали на сложни вещества, периодът на кристалната решетка се определя чрез метода на рентгенова дифракция и след това по формулата
където mA е атомната маса на елемента;
Мед \u003d 1,66 · 10 -27 kg - единица за атомна маса;
kp - коефициент на ретикулярна плътност на елементарната клетка на кристалната структура;
a0 - период на кристалната решетка
определяне на плътността на всеки съставен химичен елемент ρi в единичната клетка на кристалната структура на сложно вещество, след което плътността на сложно вещество ρ се определя като сума от плътностите на простите вещества, т.е.
където i е номерът на химичния елемент, който е част от сложното вещество.
В допълнение, периодът на решетка може да се определи от референтни данни (Кристалография и дефекти на кристалната решетка. Учебник за университети / Новиков I.I., Розин К.М. М.: Металургия, 1990, 336 с.).
Пример за конкретна реализация на метода
Правят се проби за рентгенов дифракционен анализ. Монолитни проби под формата на тънки срезове се изработват от изследвания материал по конвенционални механични методи и преди снимане се подлагат на електролитно полиране за отстраняване на втвърдяването. Плоските секции се подготвят за снимане с помощта на електролитно ецване за отстраняване на деформирания слой. Когато са изложени на предаване, пробите трябва да бъдат електролитно разреденитънко фолио.
За да се определят периодите на кристалната решетка, е необходимо да се измерят междуравнинните разстояния, да се индексират дифракционните отражения и, като се знае връзката между междуравнинното разстояние, индексите на отразяващите равнини и периодите на решетката, да се изчисли последното (S.S. Gorelik, L.N. Rastorguev, Yu.A. Skakov Рентгенов и електронно-оптичен анализ. М .: Металургия, 1970, 366 стр.).
Методите за прецизно определяне на периода на кристалната решетка могат да бъдат следните:
- асиметрична стрелба с изчисляване на последните линии;
- метод за стрелба на големи разстояния в широк разнопосочен лъч;
- метод на стрелба с независим стандарт;
- безреферентен метод за обратно проучване и др.
Изборът на един или друг метод за определяне на периода на решетката е свързан с местоположението на линиите върху рентгеновата картина и симетрията на решетката на изследвания материал (Н. Н. Качанов, Л. И. Миркин рентгеноструктурен анализ. М .: Машгиз, 1960, 216 с.).
Коефициентът на мрежестата плътност на елементарната клетка на кристалната структура се определя в съответствие с правилата на кристалографията [Lakhtin Yu.M., Leontiev V.P. Материалознание: Учебник за средните училища - 3-то изд., - М .: Машиностроение, 1990. - 528 с].
Например, плътността на единичен кристал на просто вещество, състоящо се от атоми на един химичен елемент желязо Fe с плътно центрирана кристална решетка, се определя като
Плътността на единичен кристал от просто вещество, състоящо се от атоми на един химичен елемент на медта - Cu с лицево центрирана кристална решетка, се определя като
Плътността на сложни вещества или съединения, състоящи се от атоми на различни химични елементи като NaCl, се определя като сбор от плътностите на съставните химични елементи, т.е.
КъдетоkpNa, kpCl - коефициент на ретикуларна плътност съответно за Na и Cl;
mNa, mCl - атомна маса съответно за Na и Cl;
a0 е периодът на кристалната решетка на NaCl.
| Таблица | |||
| Символ на елемент или връзка | Стойност на плътността ρ, kg / m 3 | ||
| оценени | експериментален | грешка % | |
| Fe | 7871.9 | 7872 | 0 |
| Cu | 8933 | 8933 | 0 |
| NaCl | 2174.5 | 2100 | 3.5 |
Таблицата показва, че изчислената стойност на плътността на желязо Fe е 7871,9 kg / m 3, а експерименталната стойност е 7872 kg / m 3 (Свойства на елементите. В две части, 4.1. Физични свойства. Наръчник. Второ изд. М., Металургия, 1976. 600 стр.).
По този начин претендираното изобретение позволява да се намали сложността поради изчислението по формулата, от своя страна определянето на плътността на изключително малки обеми на ниво нанометрови размери разширява функционалността на метода.
1. Метод за определяне на плътността на твърдите вещества, според който плътността се изчислява по формулата, характеризираща се с това, че за монокристали от прости вещества периодът на кристалната решетка се определя чрез метода на рентгенова дифракция и след това по формулата
където mA е атомната маса на елемента;
Мед \u003d 1,66 · 10 -27 kg - единица за атомна маса;
kp - коефициент на ретикулярна плътност на елементарната клетка на кристалната структура;
a0 - период на кристалната решетка,
2. Метод за определяне на плътността на твърдите вещества, според който плътността се изчислява по формулата, характеризираща се с това, че за монокристали от сложни вещества периодът на кристалната решетка се определя чрез метода на рентгенова дифракция и след това по формулата:
където mA -атомната маса на елемента;
Мед \u003d 1,66 · 10 -27 kg - единица за атомна маса;
kp - коефициент на ретикулярна плътност на елементарната клетка на кристалната структура;
a0 - период на кристалната решетка,
определяне на плътността на всеки съставен химичен елемент ρi в единичната клетка на кристалната структура на сложно вещество, след което плътността на сложно вещество ρ се определя като сума от плътностите на прости вещества, т.е.:
където i е номерът на химичния елемент, който е част от сложното вещество.