ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ДРОН-3» рентгендік аппараты

1 23

ДРОН-3 рентгендік стационарлық аппараты мына климаттық факторлар кезіндегі түрлі материалдарды рентгенді-құрылымдық зерттеудің ауқымды шеңберіне арналған:

- қоршаған ортаның температурасы +10-нан +35^оС болуы қажет;

- 25^оС температурада салыстырмалы ылғалдық 80%-ға дейін;

- атмосфералық қысым 84-107 кПа (630-800мм сынап бағанасы).

Аппарат қосымша интерфейс арқылы электрондық есептеуіш машинасымен немесе басқа ЭЕМ басқару мүмкіндігіне ие[10].

Аппарат кешеніне кіретін қойылмалар мыналарға мүмкіндік береді:

а) Жалпы сипаттағы зерттеулерді (сапалық және сандық фазалық талдау, қатты ерітінділерді зерттеу, макро және микрокернеулерді анықтау, жақын ретті және басқаларды зерттеу) жүргізу;

б) монокристалдық шағылысудың интегралдық қарқындылығының толық жинағын алу;

в) монокристал кесіктерінің бағдарлануын анықтау;

г) текстураны зерттеу;

Бұдан өзге, аппараттың міндетті кешеніне кірмейтін арнайы қойылымаларды пайдалану мыналарды өткізуге мүмкіндік береді:

а) 12^/ бастап кіші бұрыштар облысын қамтумен кең бұрыштық интервалда зерттеу (ГМУ-1 гониометрлік кіші бұрыштық қойылма); б) бөлме температурасынан плюс 2000⁰С-қа дейігнгі температура аралығында зерттеу (УВД-2000 жоғары температуралық рентген қондырғысы); в) бөлме температурасынан минус 180⁰С-қа дейінгі температура аралығында зерттеу (УРНТ-180 төмен температуралық қондырғы);

Техникалық мәліметтер.

1. Аппарат 1.2 БСВ 22-Мо, 1.5 БСВ 23-Сu, 1.6 БСВ 24-Со, 2,0 БСВ 24-Сu рентгендік түтіктермен жұмыс істеуді қамтамасыз етеді.

2. Дифракция бұрыштары:

а) гониометрлік қондырғы шкаласы бойынша;

б) өздікжазғыш потенциометрдің диаграммалық лентасындағы белгілер бойынша есептеледі.

3. Дифракциялық бұрыштар тіркеледі:

а) УЭВУ-МI-2 унифицирленген есептеуіш қондырғысы тақташасында(таблосында);

б) сан жазғыш қондырғы лентасында;

в) перфоратор лентасында тіркеледі.

4. Рентгендік сәулелену сигналдарының импульстерінің жылдамдығы тіркеледі(скорость счета):

а) интенсиметрдің тікелей көрсеткіш приборымен;

б) қайта есептегіш қондырғының визуалды индикация блогымен;

в) өзі жазғыш лентасында;

г) сан жазғыш қондырғы лентасында;

д) перфоратор лентасында тіркеледі.

5. Аппарат тұтынатын қуат – 6,0 кВА жоғары емес[10].

6. Рентгендік қоректендіргіш қондырғы қуаты – 3,0 кВт.

7. Жоғары кернеудің номиналдық мәні – 50 кВ.

8. Анодтық тоқтың номиналды мәні – 60 мА.

9. Гониометрлік қондырғының радиусы – 192 мм.

10. Детектордың айналу бұрышының диапазоны(дифракция бұрышының) 0-ден +160⁰С-қа дейін (сағат тіліне қарсы) және 0-ден -100⁰С-қа дейін (сағат тілімен бағыттас).

11. Детекторлардың алмасу қадамдары сатылы: 0,01; 0,02; 0,05; 0,10; 0,20; 0,50; 1,00 режимдер бойынша.

12. Берілгеннен детектор алмасуының жұмыс жасаған қадамы шамасының ауытқуы 16⁰/мин өзге бүкіл жылдамдықпен қозғалу кезіндегі ГУР-8 шкаласы бойынша бір бөліністен аспайды.

16⁰/мин жылдамдығы қадамдық режим кезінде қолданылмауы тиіс.

13. Рентгендік сәулелену импульстерін есептеу жылдамдығын өлшеудегі негізгі аппаратура мына жағдайлар кезінде 0,5%-дан аспайды:

15-тен 25º -ке дейінгі қоршаған ауа температурасы;

сынақ уақытындағы температураның мүмкін тербелісі ±2⁰С-тан жоғары емес;

30-дан 80%-ға дейінгі қоршаған ауаның салыстырмалы ылғалдығы;

номиналдық мәннен қоректену кернеуінің ±2%-дан жоғарыға ауытқымауы;

50± 1 Гц қоректену жиілігі;

механикалық әсерлер мен сыртқы электрлік және магниттік (жерден өзге) өрістердің болмауы.

14. Әрбір 10^ºС сайын қоршаған орта температурасының өзгерісі кезіндегі сандық баспалық қондырғы тіркеуші аппарат көрсеткішінің өзгерісі ±2%-аспайды.

15. Қоректік желі кернеуінің ±10%-ға өзгеруі кезіндегі сандық баспалық қондырғы тіркеуші аппарат көрсеткішінің өзгерісі ±1%-дан аспайды.

16. 10000 имп/сек есеп жылдамдығы кезіндегі рентгендік сәулелену кванттарының есептік шығыны 1,5%-дан аспайды.

17. Детектордың 1/32, 1/16, 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 6, 8, 16⁰ мин айналу жылдамдықтары.

18. Өзі жазғыш потенциометр лентасындағы бұрыштық белгі 0,1 немесе 1,0^° арқылы жүзеге асады.

19. Құрылғы жиілігі Гц болып келетін токтың үшфазды жүйесі

арқылы жұмыс жасайды.

20. Құрылғының салмағы 1200 кг-нан артық емес.

21. Құрылғының орналастыру ауданы – 10м².

22. Дифрактометрлік құрылғының габаритті өлшемі мм.

4.4 Рентген аппаратының құрылысы мен жұмысы

ДРОН-3 аппараты 2.1суретте көрсетілген. Бұл аппаратта әртүрлі материалдар үшін құрылымдық зерттеулер жүргізіледі. Рентген сәулелерінің дифракциясына негізделген, Себебі кристалл-идеалды дифракциялық тор болып табылады.

4.9 сурет. ДРОН-3 аппараты

Рентген сәулелерінің дифракциясы кристалды материалдың құрылымын және құрамын анықтауда пайдаланады.

Кристалдардың рентген сәулелерінің дифракциясы Вульф-Брегг заңына бағынады:

, (4.2)

мұндағы - рентген сәулесінің толқын ұзындығы; - түскен сәуле мен шағылдырушы жақтау жазықтығы арасындағы бұрыш(шағылу бұрышы); - іргелес кристалл жақтауларының арақашықтығы; - шағылу реті, берілген d мен мәнінде дифракциялық максимум байқалуын сипаттайтын шама.

ДРОН-3 аппаратында негізінен рентгендік құбырдан шыққан монохроматты сәулелендіру қолданылады. Құбыр жоғарывольтты ВИП 2-50-60М арқылы жұмыс атқарады. Дифракциялық шағылудың бұрыштық жағдайын өлшеу, қатты плитаға орналастырылған, ГУР-8 гонометрлік құрылғы арқылы жүзеге асады[11]. Осы плитаға, қажетті қозғалыс жасай алатын, рентген құбырының түйіні орналастырылған.

Брегг-Брентано тоғыстау(фокусировка) схемасы 4.10 суретте берілген. Рентгендік трубканың тоғысы(фокус) (1) арқылы өткен рентгендік сәулелену Соллер саңылаулар жүйесіне (2) түседі. Одан түскен сәуле (3) және (4) саңылаулар арқылы өтеді. (3) саңылау – сәулеленуді горизонталь бағытта реттейді, ал (4) саңылау – сәулеленудің биіктігін вертикаль бағытта реттейді. Реттелген сәуле зерттелетін үлгіге (5) түседі. Үлгіде дифракция құбылысы орындалады(үлгі-дифракциялық решетка). Дифракцияланған сәулелену үлгіден Соллер саңылаулар жүйесі (6) арқылы (7), (8)-реттегіш саңылаулар арқылы детекторға(тіркегіш құрал) түседі. Детектор(ФЭУ-фотоэлектронный усилитель)-рентгендік сәулеленудің кванттарын электр сигналдарына айналдырады. Электр сигналдары УЭВУ-М1-2 электронды-есептегіш құрылғысына түседі де, құрылғы сигналдарды импульстерге айналдырады. Бұл құрылғы тек характеристикалық рентген сәулелерінің энергия кванттарының сигналдарын импульстерге айналдырады. Интенсиметрде(УЭВУ-М1-2) өздікжазғыш(самописец) орналасқан, осыдан интенсивтілік пен бұрышқа байланысты (I~θ) рентгенограмма алынады.

4.10 сурет. Брегг-Брентано тоғыстау(фокусировка) схемасы

Аппарат бөліктерінің жұмысы.

1. Рентгендік құбыр(трубка) 4.11 суретте көрсетілген. В.К.Рентген ең алғаш рет рентгендік сәулелерді катодты трубка арқылы бақылаған. Электрондық шоқ пайда болу тәсіліне қарай рентгендік трубкалар екі түрге бөлінеді – электронды және ионды.

Құрылымдық талдауда электронды рентгендік трубкалар қолданылады.

Электрондық трубкаларда электрон шоғы термоэлектрондық эмиссия (термоэлектрондық эмиссия-қызған денелердің электрондарды шығару құбылысы) арқылы вакуумда пайда болады. Вакуумдағы қысым 10^-5 -10^-6 мм.сын.бағ.

Катод. Электр тогы вольфрамдық жіпшелер(нить) арқылы өтеді (3,2-4,0А); осы вольфрамдық жіпшелер электрондардың көзі болып табылады. Токтың әсерінен жіпшелер қызады(накал) да, электрондар ұша бастайды. Вольфрамдық жіпшелердің бір жағының ұштары металдық қақпақшаның түбіне орналасқан. Волфрамдық жіпшелер катод болып табылады. Катод 2100-2200⁰С-қа дейін қызады. Жіпшелер V-тәрізді немесе шиыршықты(спиралды) болып келеді. Егер трубкадағы вакуум нашар болса, онда катод күйіп кетеді(электрондар ауаның молекулаларымен соқтығысады). Катодты электрондар ағынын жинақтайтын электродта(түтікше) орналастырады.

Анод. Анод ретінде массивті мыс цилиндрінің ішкі түп жағындағы жалпақ(тегіс) бөлігі атқарады[5]. Катодтан электрондар анодқа қарай ұшады. Электрондар анодтың беткейіндегі айнашада тежеледі де, олардың кинетикалық энергиясы рентгендік сәулеленуге және жылу энергиясына ауысады[4]. Трубкаға 20-80кВ кернеу берген кезде, рентген сәулелерінің энергиясы жұмсалған энергияның 1-2%-ғана құрайды. Рентген сәулелерінің толқын ұзындықтары 10^-8 -10^-12 м, яғни атом мөлшерімен(размері) шамалас. Энергия шамасы 10⁷ -10⁹ Дж/моль; жиілігі 3·10¹⁶ -3·10¹⁸ Гц[6]. Сондықтан энергияның үлкен бөлігі анодтың айнашасымен жұтылады. Анодтың беткейінде айнаша орналасқан. Анод цилиндр түрінде болады, оны жылуөткізгіштігі жоғары металдан жасайды – мыстан. Анодтың айнашасы балқып кетпеу үшін анодты ылғи ағын сумен суытып отырады. Анодтың айнашасын хром, темір, ваннадий, кобальт, никель, мыс, молибден, вольфрам металдарынан жасайды[7].

4.11 сурет.Рентгендік құбыр(трубка)

Рентгендік трубканың металл цилиндрінің(анод) екі жағында домалақ терезешелер орналасқан. Рентгендік сәулелену осы терезешелер арқылы шығады. Терезешелер берилийден жасалады, себебі берилий рентгендік сәулеленуді аз сіңіреді. Рентгендік трубкалардың анодының айнашалары жасалатын материалдар 2.1 кестеде берілген.

4.1 кесте

Рентгендік трубкалардың анодының айнашалары жасалатын материалдар

Анод	U₀, кВ	Толқын ұзындығы, Å	Материал, фильтрдің қалыңдығы , мм	Қосылыстарды қолдануға болмайды
λКα, Å	λКα₁, Å	λКα₂, Å	λКβ, Å
Cr	6,0	2.29092	2,28962	2,29351	2,08480	V, 0,016	Ti, J-Ba
Fe	7,1	1.93728	1.93597	1,93991	1,75653	Mn, 016	V, Cr, Ba-Nd
Co	7,7	1.79021	1,78892	1,79278	1,62075	Fe, 018	Cr, Mn, La-Sm
Ni	8,3	1.62912	1,65784	1,66169	1,50010	Co, 0,020	Cr, Mn, Fe, Ce-Gd
Cu	8,9	1.54178	1,54051	1,54433	1,39217	Ni, 0,021	Fe, Co, Sm-Gd
Mo		0.71069	0,70926	0,71354	0,63225	Zr, 0,118	Sr, Y
Аg		0.56083	0.55936	0.56378	0.49701

Әрбір трубканың белгіленуі болады. Мысалы, 0,7 БСВ-2-Ғе түтіктерінің өрнек жүйесі үшін:

0,7 – түтіктің ұзақтық қуаты 0,7 кВт;

Б–рентгендік сәулелерден қорғанышы бар, электрлік қауіпсіз қорғаныштық кожухтағы жұмысқа арналған түтік(безопасная);

С – құрылымдық талдауға арналған түтік(структура);

В – сумен салқындау(вода);

2 – терезе саны;

Ғе – анодтың темір айнашасы бар түтік.

2. Аппараттың дифрактометрлік үстелі 4.12 суретте көрсетілген. Ол мыналардан құралған: (1)-үстелдің негізі, онда гониометр (11) орналасқан; дәлдеу(юстировка) механизмі бар стойка (8), онда рентген трубкасының қорғағыш қабықшасы(защитный кожух)-(9) және мөлдір қорғағыш (10) орналасқан. Кронштейн(8) айналмалы плитада(3) орналасқан, сондықтан бірқалыпты бағыттаушы (5) бойынша айнала алады. Айналу орын ауыстыратын винті (6) арқылы жүреді. Бағыттаушыда(направляющий)-(5) шкала келтірілген, осы шкала бойынша орын ауыстыру орындалады[10].

Айналмалы плита (3) доға (7) арқылы 0-90⁰ –қа дейін айнала алады. Айналу шкала бойынша жүреді, шкала доғада (7) келтірілген. Шкалада индекс (4) бар, оның әр бөлігі 0,1⁰. Винтті (2) қолмен бұрап, бір орынға қоямыз. Мөлдір қорғағыш (10) осы аппараттың дифрактометрлік ұстымын жанынан жауып қорғайды. Бұл қорғағыштың үстінен үлкен қорғағыш бар, ол аппаратты төрт жағынан қорғайды, оны ашып жабуға болады. Оны ашып үлгіні орнатуымызға болады.

1 - негізі; 2 - қысқыш винт;

3 - бұралмалы плита; 4 - индекс;

5 - шкаласы бағыттауыш; 6 - винт;

7 - доға; 8 - ұстым; 9 - қорғауыш кожух;

10 - қорғаныш; 11 - ГУР-8 гониометрлік құрылғысы

4.12 сурет. Дифрактометриялық ұстым (стойка)

3. Дәлдеу механизмі 4.13 суретте көрсетілген. Дәлдеу механизмі рентгендік трубканың қорғағыш қабықшасын(защитный кожух) бекітіп және трубканың фокусын гониометрдің жазықтығына дәлдеу үшін арналған.

1 - кронштейн; 2,6 - стопорлы винт;

3,7 - юстировка винті; 4 - қорғауыш кожух;

5 - шкаласы бар плита.

4.13 сурет. Юстировка механизмі

Механизм кронштейнге (1) бекітілген. Плитаға (5) байланысты механизм бойынша алғашқы сәулелер шоғы 1⁰-тан бастап айнала бастайды. Плитада градустардың шкаласы бар. Таңдап алынған бұрыш екі винтпен (6) бекітіледі. Рентгендік трубканың қорғағыш кожухы (4) кронштейнге бекітіледі. Қорғауыш кожух дәлдеу винті арқылы вертикаль бағытта ±2мм-ге жылжи алады, бекіту(фиксация) винт (2) арқылы орындалады. Қорғауыш кожух рентгендік трубканың осі бойынша ±4 мм-ге дейін винт (7) көмегімен жылжи алады[10].

4. Рентгендік түтіктің қорғауыш кожухы 4.14 суретте көрсетілген. Қорғаушы кожух рентгендік трубканы бекіту үшін және аппаратпен жұмыс істеген кезде операторды радиациялық және электрлік қорғау үшін қажет. Қорғауыш кожух металды корпустан (1), резьбалық гайкадан (2), қақпақтан (4), индикациясы бар кожухтан (3) және төрт штуцерден (5) тұрады. Резьбалық гайка (2) жоғарғывольтты кабельді бекіту үшін керек. Рентгендік трубка корпусқа (1) екі винт арқылы бекітіледі. Кожухты радиациядан қорғау үшін корпустың (1) ішінде қорғасын цилиндр орналасқан. Корпустың (1) үстінде жоғарғы кернеуді қосуға арналған индикатор (3) орналасқан.

1- кожух(корпус); 2–резьбалық гайка;

3 - индикациясы бар кожух;

4 - қақпақ; 5-штуцер.

4.14 сурет. Рентгендік түтіктің қорғауыш кожухы

5. Унифицирленген электронды-есептегіш құрылғы. Бұл құрылғының бейнесі 4.15 суретте келтірілген. Унифицирленген электронды-есептегіш құрылғы УЭВМ-М1-2 детектормен (ФЭУ-фотоэлектронный умножитель) бірге гониометр ГУР-8-ді басқару үшін, рентген сәулелерінің кванттарын импульстерге айналдырып тіркеу(регистрация) үшін арналған. ФЭУ-рентген сәулесінің кванттарын электр сигналдарына айналдырып, УЭВМ-М1-2 блогына жібереді. Бұл сигналдар индикация блогында импульстерге айналып, сол блоктың таблосында көрінеді. УЭВМ-М1-2 құрылғысы мынадай бөліктерден тұрады: 1-индикация блогы, мұндағы таблодан импульстер санын көреміз; 2-ақпараттың нәтижесі және басқару блогы; 3-вентиляторлар блогы; 4-автоматты басқару блогы, мұндағы таблоға 8⁰ – 64⁰ –мәндерін өзіміз береміз; 5-өздікжазушы потенциометр КСП-4, мұнда қағаз лентасы(рентгенограмма) шығады; 6-қоректендіру блогы; 7-жоғарывольтты түзеткіш.

1-индикация блогы; 2-ақпараттың нәтижесі және басқару блогы; 3-вентиляторлар блогы; 4-автоматты басқару блогы; 5-өздікжазушы потенциометр КСП-4; 6-қоректендіру блогы; 7-жоғарывольтты түзеткіш.

4.16 сурет. Унифицирленген электронды есептегіш құрылғысының блоктары

Унифицирленген электронды-есептегіш құрылғының УЭВМ-М1-2 жалпы көрінісі 4.17 суретте көрсетілген.

4.17 сурет. Унифицирленген электронды-есептегіш құрылғының УЭВМ-М1-2 жалпы көрінісі

6. Автоматты басқару жүйесі БАУ(БАУ-блок автоматического управления). Құрылғының бұл бөлігі УЭВМ-М1-2 және ГУР-8-ді басқару үшін арналған. БАУ үш режимде жұмыс істейді:

- Диаграмманың жазылуы. Таблоға 8⁰ – 64⁰ бұрыштар интервалын беріп белгілейміз. ФЭУ-детектор осы бұрыштар интервалы бойынша айналып, үлгіден шыққан рентген кванттарын электр сигналдарына айналдырып УЭВМ-М1-2 құрылғысына береді. Осы ақпарат потенциометр КСП-4-ке беріледі. Рентгенограммада 8⁰ – 64⁰ бұрыштар аралығында сызбалар пайда болады.

- Нүктелерді тіркеу. Әр бұрыш бойынша импульстер есептеледі.

- Рентгендік аяны(фон) өлшеу. 8⁰ – 64⁰ бұрыштар интервалында фон өлшенеді.

7. Бұрыштарды тіркеу жүйесі. Гониометр ГУР-8 құрылғысының үстінде үлгіұстағыш(образецодержатель) мен фотодатчик(ФЭУ) орналасқан ФЭУ 8⁰ – 64⁰ бұрыштар интервалында айналады. ФЭУ рентген кванттарын осы бұрыштар аралығында тіркеп, электр сигналдарына айналдырады. Электр сигналдары индикация блогына түсіп, импульстерге ауысып, таблоға сандар ретінде шығады. Импульстердің мәндері бойынша потенциометрде бұрыш пен интенсивтілікке байланысты рентгенограмма шығады. Оператор гониометрдің таблосына 8⁰ – 64⁰ бұрыштар мәнін қолмен теріп отырады.

8. Ақпараттың электрлік жүйесі. Жоғарғывольтты қоректендіру көзі ВИП 2-50-60М гониометрдің астынғы жағында орналасқан. 3-фазалы айнымалы ток жүйесінің жиілігі 50Гц – кернеуі 380/220В бойынша ВИП 2-50-60М қоректенеді. Ал, унифицирленген электронды-есептегіш құрылғының УЭВМ-М1-2 жиілігі 50Гц болатын айнымалы ток жүйесінен қоректенеді, кернеу 220В. Рентгендік трубканың қоректенуін ВИП 2-50-60М кабель арқылы қамтамасыз етеді.

УЭВМ-М1-2 фотодетектордан түскен импульстерді тіркейді және есептейді. БАУ гониометрдің ГУР-8 жұмысын басқарады

Сандытергіш(цифропечатающее) құрылғы АПМ-3М және ленталы перфоратор ПЛ-50 кабель арқылы УЭВМ-М1-2-ге жалғанған.

Аппараттың барлық құрылғыларының корпустары жерлендірілген.

9. Индикатор. Рентгендік трубканың қорғағыш кожухының үстіне индикатор орналасқан. Осы индикаторға ВИП-тан УЭВМ-М1-2 арқылы 40В кернеу беріледі.

10. Аппаратты салқындату жүйесі. Рентгендік трубканың анодына және жоғарғывольтты қоректендіру көзі генераторына (ВИП) су құбырынан 3л/мин және 3,92·10⁵ Па қысымда су келіп тұрады. Осы салқын сумен аппаратты салқындату жүреді.

4.5 Қауіпсіздік техникасының инструкциясы

Рентгендік аппаратпен жұмыс жасаған кездегі қауіпсіздік техникасы төмендегідей:

1. Аппаратпен жұмыс істеуге жасы 18-ге толған және медициналық қарсылықтары жоқ азаматтар ғана жіберіледі. Азаматтар мына құжаттармен таныс болуы керек: «Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучении ОСП-72» және «Нормы радиационной безопасности НРБ-69».

2. Рентгендік аппарат қосылып тұрған кезде зертханаға үш адамнан артық кіруге болмайды.

3. Аппаратты жылу жүйесі жақын жерге, күн сәулесі көп түсетін жерге орналастыруға болмайды.

4. Аппарат бар зертханада электрдоғалық құрылғылар, ұшқынды генераторлар, дәнекерлеу аппараттары болмау керек. Ерітінді мен қышқылдардың булары да әсер етеді.

5. Гониометрдің үстіне үлгіні рентгендік кюветаға орналастыру кезінде рентгендік трубканың терезесі (берилийден жасалынған) жапқышпен жабық болуы керек.

6. Үлгіні қорғағыш қабық арқылы бақылау керек.

7. Аппаратты қосылған күйде қалдырып кетуге болмайды.

8. Аппаратты жөндеу тек арнайы білімі бар мамандарға ғана тапсырылады.

9. Эксперимент кезінде бөгде адамдарға зертханаға кіруге болмайды.

10. Аппарат қосылып тұрған кезде жоғарғывольтты кабельді бұрап алып тастауға және трубканың қорғағыш кожухын алып тастауға болмайды.

11. Аппаратты толығымен жинап, барлық қорғағыш кожух пен қақпақтар жабық кезінде ғана жұмыс істеуге рұхсат беріледі.

12. Жерлендіру жүйесін бақылап отыруы қажет.

13. Рентгендік трубканы ауыстыру және жоғарғывольтты кабельді бұрап алу аппарат өшірілулі кезде ғана орындалады.

14. Рентгендік трубканың терезесі жапқышпен(свинцовая заслонка) жабық кезде ғана адамдарға радиациялық қауіпсіз.

15. Аппаратты қосқаннан кейін дозиметрлік бақылау бойынша тексеріп отыру қажет.

16. Дәлдеу(юстировка) жұмыстарын жүргізу кезінде дозиметрмен рентгендік аяны(фон) өлшеп отыру қажет. Жұмыс жасау орнында экспозициялық доза 2,8мкрРентген/сағ болуы керек.

17. Рентгендік трубканы ауыстырғанда дозиметрлік бақылау жасау керек.

18. Рентгендік сәулеленудің дозиметрлік өлшеулерін жүргізген кезде ДРГЗ-02 микрорентгенометрді немесе басқа дозиметрлерді қолдануға болады.

19. Өрт шыққан кезде рубильникті тез арада өшіріп, адамдарды зертханадан шығару керек.

20. Өртсөндіргішпен (ОПУ-3) өртті сөндіру керек.

21. Телефонмен (101) өртсөндіру тобын шақыру керек.

22. Авария(өрт) кезінде университеттің бас инженеріне және санэпидемстанцияға хабарлау керек.

Пробадайындау

Рентгенді-фазалық талдау үшін поликристалдан үлгіні үш түрде дайындайды:

- кюветаға ұнтақ түрінде салып, үлгіұстағышқа бекітеді;

- ұнтақтықсығымдалған (ұнтақты престеп) таблетка түрінде салып, үлгіұстағышқа бекітеді;

- металды(қоспаны) кесіп, шлиф(пластинка) түрінде үлгіұстағышқа бекітеді.

Дифрактометрде өлшеулер жүргізу үшін үлгіден жасалынған ұнтақтың салмағы 3-7г. болуы керек; ұнтақты құрайтын бөлшектердің мөлшері 1-5мкм. болуы керек. Үнтақты ұсақтау агаттық немесе шойын келіде жүргізіледі.

Ал, пластинкалы үлгінің мөлшері 8х8мм, диаметрі 25мм, үлгінің қалыңдығы 10мм. болуы керек.

Ұнтақты кюветаға салып, байланыстырғыш затпен араластырады. Ондай байланыстырғыш зат ретінде вазелин, көбінесе спирт қолданылады. Ұнтақ шашылып кетпес үшін, ұнтақты спиртпен араластырып престейді, соңынан кюветаның ені бойынша тегістейді.

Егер үлгі жұқа пластинка болса, оны кюветаға пластилинмен жабыстырып қояды.

Үлгі салынған кюветаны үлгіұстағышқа бекітеді, үлгіұстағыш гониометрдің үстелінде орналасқан. Осылай үлгі гониометрдің үстелімен бірге айнала бастайды. Үлгімен бірге датчик (ФЭУ) де айнала бастайды.

Рентген сәулелері үлгіден өтіп дифракциялық бейне(картина) береді. Осы дифракциялық бейненің сигналдарын-hν кванттарын ФЭУ тіркеп электр сигналдарына айналдырып, индикация блогына жібереді, онда бұл сигналдар импульстерге айналады.

4.7 Рентгенометриялық сызғыш әдісі

Дифрактометрдегі өздігіненжазғыш лентасында 2θ шағылысу бұрышына дифракциялық көрініс интенсивтілігінің тәуелділік қисығы тіркеледі, рентгенограмманың бейнесі 4.18 суретте келтірілген.

4.18 сурет. Рентгенограмма

Рентгенограммаларды талдау(интерпретация рентгенограмм) - дифракциялық максимумдерге сәйкес келетін кристалл жақтауларының ара қашықтығын (межплоскостных расстояний) анықтаудан басталады.

Бұл үшін екі тәсілді қолданады:

- рентгенометриялық сызғыш әдісі (метод рентгенометрических линеек);

-рентгенометриялық кестені пайдалану (метод рентгенометрических таблиц).

Бұл жұмыста рентгенометриялық сызғыш әдісі қолданылады.

Рентгенометриялық сызғыш - негативті фотопленка болып табылады, оның фрагменті 4.19 суретте көрсетілген. Фотопленкаға екі градус сайын кристалл жақтау ара қашықтықтарының мәні сызғыштың төменгі жағында келтіріледі. Әрбір екі градус аралығы кішкене он бөлікке бөлінген. Ол бөліктерде жақтау ара қашықтықтарының бөлшек бөлігінің сан мәндері келтіріледі. Бүтін бөлігі сол градус бойымен өтетін репер сызығына сай сызғыштың төменгі жағында келтіріледі[6].

Рентгенометриялық сызғышты рентгенограмма жазылған бланкідегі репер сызықтарымен беттестіре орналастырады. Үшкір сызық төбесі кішкене бөліктің кайбіріне сәйкес келсе, сол жақтаулар ара қашықтығының бөлшек бөлігін білдіреді. Мысалы, қарастырылып отырған жағдайда, жақтаулар ара қашықтығының бүтіні 2, ал бөлшегі 113, яғни 2,113 Å болғаны.

4.19 сурет. Рентгенометриялық сызғыш фрагменті (бөлігі)

Рентгенометриялық сызғыштың қандай анод үшін істелгені басты назарда болуы керек. Мысалы, сызғыш мыс аноды үшін түзілген болса, онда CuK - cпектрлерін талдауға пайдалана беруге болады. Мұндағы Cu -мыс, K – К-деңгейіндегі спектр түрін білдіреді.

Кез – келген химиялық қосылысты анықтап ажырату үшін, оның алдын – ала түсірілген эталонды рентгенограммасы және дифракциялық паспортының картотекасы – кестесі болуы тиіс. Кестеде кристалл жақтауларының ара қашықтығы d/n және салыстырмалы интенсивтілік I/I₀ келтіріледі.

Аталған шамалар атлас түрінде және анықтама құралдарында беріледі. Толық мағлұматты "Материалдарды сынаудың американдық қоғамы - АSТМ" [2] және В.И.Михеевтің "Рентгенометрический определитель минералов"[1] атты еңбек жинағынан табуға болады.

АSТМ - картотекасының мазмұны. АSТМ картотекасы үш бөліктен тұрады:

• нұсқаулық бөлім (путеводитель);

• кілт бөлімі (ключ);

• қосылыстар класына қарай топталған рентгенометриялық картотекалар.

1.Нұсқаулық бөлімде минерал және бейорганикалық заттарға тән негізгі көрсеткіштер келтіріледі. 2.2 кестеде қосылыстың аталуы, формуласы, үш негізгі дифракциялық максимумге сәйкес кристалл жақтауларының ара қашықтығы (d/n) және салыстырмалы интенсивтіліктің (І/І₀) үшмәні келтіріледі.

4.2 кесте

Нұсқаулық бөлімдегі мәліметтерге мысал

Аталуы	Формуласы	d/n		Картотека №
Calcite syn Diopside		3,04 2,29 2,10 2,99 2,53 2,89	100 18 18 100 40 30	5 – 0586 11 – 654

Ал картотека № деген бөлігінде қосылыстарға тән мәліметтерді қандай қораптан және қандай карточкаден іздестіру көрсетілген.

Мысалы, СаСО₃ үшін мәліметтерді бесінші қораптан (ящиктен) №5-0586 карточкадан қарау керектігі нұсқалады.

2. Кілт бөлігінде - белгісіз затты оның рентгенограммасы бойынша анықтау мәліметтер кесте түрінде келтіріледі. Мұнда - кристалл жақтауларының ара қашықтығын және салыстырмалы интенсивтіліктің сегіз мәні келтіріледі.

- заттың химиялық формуласы жазылады;

- карточка номері келтіріледі.

3. Рентгенограмманың карточка бөлігінде осы зат туралы оның рентгендік мәліметтері толық келтіріледі. Карточканың сол жақ бөлігінде рентгенограмма түсірілген параметрлер, мәліметтердің қай ғылыми еңбектен алынғанды көрсетіледі. Сонымен қатар, карточкада элементар ұяшықта ұшырасатын молекула саны (Z) торқаңқа (решетка) параметрлері (а₀, ,b₀, с₀) тығыздығы, жарық сындыру көрсеткіші және құрамында қоспаның бар - жоқтығы келтіріледі.

АSТМ картотекасымен қатар В.И.Михеевтің "Определитель" анықтама құралы да жиі қолданылады. Аталған еңбекте заттар минерологиялық қасиеттеріне қарай 10 класқа топталған және рентгенограммалық мәліметтері кесте түрінде берілген.

Рентгеннограммалар есебі мына сатылардан тұрады:

1. Рентгеннограммадағы барлық сызықтардың нөмірленуі. I_сигн/I_шум қатынасы 2-ден үлкен сызықтар тіркеледі.

2. Әрбір сызық интенсивтілігінің максимум жағдайын 2θ градуста анықтау. Төбелер жағдайын Дθ=0,01⁰ дәлдігімен жақын штрихпен өлшейді. Штрих-белгілер рентгенограммада автоматты түрде тіркеліп, брегтік 2θ бұрышының мәнін көрсетеді. Жоғары 2θ шамасы үлгінің фазалық құрамын анықтауда біршама қателіктерге ұрындыруы мүмкін.

3. Сызықтардың I интенсивтілігін анықтау. I сызғыш көмегімен мм-мен өлшенеді, есептеу спектрдің шу жолынан бастап жүргізіледі.

4. Сызықтардың I/I₀ салыстырмалы интенсивтілігін анықтау. Ең күшті шыңның интенсивтілігі 100 деп, ал қалған шыңдардың интенсивтілігін оның үлестерінен бағалайды.

Сапалық рентгендік фазалық талдау (РФТ).

Әр фаза өзінің кристалдық торына ие болып, тек соған тән жазықаралық қашықтықтардың жиынтығымен сипатталады. Олар (4.3) өрнек бойынша анықталады:

(4.3)

Көпфазалы жүйенің рентгенграммасы әртүрлі фазалар сызықтарының рүқсат етілген нәтижесі түрінде болады. Зертттелетін заттың фазалық құрамы рентгендік спектрлерден табылған мәндердің тәжірибелік жиынтығын ASTM картотекасында көрсетілген мен I/I₀ кестелік мәндермен салыстыру арқылы анықталады.

Графит үшін ASTM ақпараттық карта мен алмаз үшін ASTM ақпараттық карта 3.9 суретте көрсетілген.

4.20 сурет. ASTM картасы

Кристаллографтардың халықаралық одағы, егер мәндері бір-бірінен 0,03 ангстремге дейін өзгеше болмаса, екі сызық сәйкес келеді деп қабылдады. Сапалық РФТ жүргізу барысында интенсивтілік екінші параметр ретінде қолданылады.

Фазаларды тауып идентификациялауға кіріспес бұрын қосылыстар тобының қай элементінен іздеуді бастау керек екенін анықтап алу керек. Ол үшін зерттеу қандай материалмен жүргізіліп жатыр, химиялық құрамы, алыну шарты, легирленуші элементтер, термоөңдеу тәртібі туралы мәліметтерге ие болу керек[14].

Заттың күйі туралы бастапқы ақпаратты рентген спектрлерінің сыртқы түрінен алуға болады. Осылайша, жақсы кристалдандырылған және тор параметрі бойынша біртекті материал жіңішке және биік дифракциялық шыңдарды, ал нашар кристалдандырылған біртекті емес материал- жалпақ және аласа дифракциялық шыңдарды береді. Аморфты үлгі рентгенграммасының өзіне тән көрінісі болады – жалпақ сызық (гало), бұрыштық ендігі , 3.10 суретте көрсетілген. Көпфазалы жүйелерді «жұмсақ» сәуле шығару яғни үлкен толқын ұзындықта түсірген ыңғайлы. Осы кезде рентгенограммада сызықтардың ең көп қабаттасуы байқалады.

4.21 сурет. Үлгінің рентгенграммасы

Зерттелініп жатқан жүйедегі фазалар типін анықтау үшін бұл кезде сәйкес сызықтар интенсивтіліктерінің пропорционалдығы сақталу керек, олай болмаған жағдайда, әртүрлі фазалар сызақтарының қабаттасуы болуы мүмкін. Бұл жиі кездесетін жайт. Интенсивтілік шамасына ірі кристалдар пайда еткен статистикалық флуктуациялар, үлгінің текстурасы, құрылғы мен есептегіштің дрейфі әсер етеді. Қайсыбір фактордың әсері туралы мәселе әр нақты жағдайға талдау негізінде шешімін табады.

Фазаларды анықтап идентификациялау рентгенграмманың ең күшті сызығынан басталады. Оның белгілі бір фазаға жататынын шамамен анықтап, (жазықтықаралық қашықтықтың сәйкестенуі бойынша) осы фазаға рентгенграмманың басқа сызықтарының қатыстылығын кестелік берілгендер бойынша айқындайды. Талдауды сызықтар интенсивтілігінің кемуі жағына қарай жүргізеді. Егер жазықтықаралық қашықтықтар сәйкес келіп, зерттелініп жатқан мен кестелік рентгенграммалар үшін интенсивтіліктер қатынастары пропорционал болса, фаза дұрыс идентификацияланған деп есептейді. Рентгенграмманың қалған сызықтары үшін дәл осыны қайталайды[14].

Егер заттың ең күшті сызықтары үлгі сызықтарымен сәйкес келсе, онда ол ықтимал фаза ретінде қабылданады. Өлшенген мен кестелік жазықтықаралық қашықтықтардағы айырмашылықтар берілген қосылыс негізінде қатты ерітіндінің пайда болуымен және т.б түсіндіріледі.

ДРОН бағдарламасы сапалық РФТ жасауға мүмкіндік береді. Ол үшін ЭЕМ-ге рентгенграмманың барлық сызықтарының мен I мәндері, рентгенграмманы жазу кезіндегі пайдаланылған толқын ұзындығы және үлгі құрамына еніп, сол бойынша кристалдық фазаларды табуға болатын міндетті химиялық элементтер енгізіледі.

Бағдарлама қоспаның ақиқат фазаларын ғана емес, қоспа фазаларының спектрлеріне ұқсас спектрлері бар барлық фазаларды, сонымен қатар көпфазалық үлгі спектрімен берілген дәлдікпен сәйкес келетін фазалары бар тізімді береді. Әртүрлі нұсқауларға талдау жасап мен I –дің тәжірибелік және кестелік берілггендердің ең көп сәйкес келетін нұсқасын таңдайды. Тек 2-3 сызық қана идентификацияланбаса, фазалық талдау процедурасы аяқталған болып есептеледі.

Құрамы туралы ақырғы қорытындылауға қосымша ақпаратты пайдалана отырып қол жеткізуге болады.

Ренгенометриялық кестені пайдалану.

Рентгенометриялық кестелер де, рентгенометриялық сызғыш іспетті нақты сәуле шығару түріне түзіледі. Сызғыштан айырмашылығы кристалл жақтауларының ара қашықтығы 0 бұрыштары үшін 1° арқылы беріледі.

Кестелерде ендік бойымен θ шамасы градуспен беріледі, ал тігінен минуттар келтіріледі, 4.3-кестеде берілген.

Кестені пайдалану үшін рентгенограммадағы 2⁰θ бұрыштарын 1⁰θ бұрыштарына ауыстырады. Дифракциялық максимумдегі ауырлық орталықтарын белгілейді. Сызғышпен 1θ - ға сәйкес келетін өлшем бірлігінің бағамын (цена деления) анықтайды. Мұнан соң дифракциялық максимумге сәйкес келетін ауырлық орталықтары үшін θ бұрышын есептейді. Есептеуді бұрыштың кішісінен үлкен мәніне қарай жүргізеді.

4.3 кесте

Cu К_а үшін рентгенометриялық кесте фрагменті

Θ⁰ Мин.
Жақтау арақашықтықтары,
	2,974 2,971 2,968 2,964 2,961 2,958	2,792 2,789 2,786 2,783 2,781 2,775	2,632 2,629 2,627 2,625 2,622 2,620	2,490 2,488 2,486 2,484 2,482 2,479	2,364 2,362 2,360 2,358 2,356 2,354	2,250 2,248 2,246 2,244 2,242 2,239

Егер, репер сызығы дифракциялық максимуммен сәйкес келмесе, онда репер сызығынан сол максимумның ауырлық центріне дейінгі аралық, сызғыш арқылы анықталады. Осы мәнге сәйкес бұрыш шамасы репер сызығына сәйкес келетін бұрышқа қосылып жазылады. Мұнан соң кестеден осы бұрышқа сәйкес келетін кристалл жақтау ара қашықтығын табады.

Мысалы, 14⁰ θ және 15⁰ θ сәйкес репер ара қашықтығы 12 мм болсын. Демек, 1°-қа сәйкес келетін қашықтық 12 мм. Ал, бір градуста алпыс минут бар екендігі белгілі (1° = 60'). Демек, репердегі 1 мм -дің өлшем бірлігінің бағамы 5 минут (5') болғандығы.

Енді, 4.22 суреттегідей репер сызығы мен дифракциялықмаксимум ауырлық ортасының ара қашықтығы 0,5 мм болсын. Бұл жағдайда максимумге келетін бұрышты анықтау үшін төмендегідей есептеу жүргіземіз.

1 мм - 5'

0,5 мм — х,

х = 2,5'

Реперге сәйкес келетін бұрыш 15°. Тік бағамды келтірілген мииуттар арасында 2,5' - 2' және 3' аралығында орналасады. Демек, кестеден осы екі және үш минут аралығына сәйкес келетін мән -2,966 кристалл жақтауының ара қашықтығы 2,966А болып қабылданады.

4.22 сурет. Рентгенограмма бейнесі

Рентгенометриялық кестені пайдаланудың артықшылығы реперлік сызықтар ара қашықтығына тәуелсіз. Реперлік сызықтардың ара қашықтығы дифрактометр конструкциясына қарай әртүрлі болуы мүмкін.

Анықтама құралдарында Ө мәніне байланысты кристалл жақтауларының ара қашықтығы кесте түрінде келтіріледі.

Кез – келген химиялық қосылысты анықтап ажырату үшін, оның алдын – ала түсірілген эталонды рентгенограммасы және дифракциялық паспортының картотекасы – кестесі болуы тиіс.

Кестеде кристалл жақтауларының ара қашықтығы d/n және салыстырмалы интенсивтілік I/I₀ келтіріледі.

Аталған шамалар атлас түрінде және анықтама құралдарында беріледі. Толық мағлұматты "Материалдарды сынаудың американдық қоғамы - АSТМ"[2] және В.И.Михеевтің "Рентгенометрический определитель минералов"[1] атты еңбек жинағынан табуға болады.

АSТМ - картотекасының мазмұны

АSТМ картотекасы үш бөліктен тұрады:

• нұсқаулық бөлім (путеводитель);

• кілт бөлімі (ключ);

• қосылыстар класына қарай топталған рентгенометриялық картотекалар.

Айтқандарымыз түсінікті болу үшін бір мысал қарастыралық. Белгісіз шикізат берілді. Қандай минерал екендігін анықтау қажет? Белгісіз заттың аз ғана бөлігінен сынама алып ерігіштігін, орта сипатын, қышқыл-сілтіге әсерін байқаймыз.

Органикалық, бейорганикалық зат екендігіне, электр өткізгіштік қасиетіне тұжырым жасаймыз. Белгілі бір тұжырымдар жасап отырып, сынаманың бір бөлігін оның рентгенограммасын түсіруге жібереміз. Алынған рентгенограмманы рентгенометриялық кестені пайдалана отырып кристалл жақтауларын анықтап, дифракциялық максимум төбелеріне жазып қоямыз (4.23 сурет).

4.23 сурет. Зат рентгенограммасы

Рентгенограммадан ең интенсивті сызық 3,34 Å екендігін және оның биіктігін 10 салыстырмалы бірлік деп қабылдаймыз. Осы шаманы негізге ала отырып өзге максимумдардың салыстырмалы интенсивтілігін есептейміз. Мұнан соң Михеевтің "Определитель" анықтама құралын аламыз да "кілт" бөлігінен 3,34 Å жуық келетін мәндерді қарастырамыз. "Определитель" ауытқуы 0,5% құрайтын болғандықтан d/n мәні 3,34±0,017 яғни 3,32 мен 3,36 Å аралығында жатады[6].

Рентгенограммада 3,34 Å сызығымен қатар 4,23 Å, 1,537 Å және 1,812 Å сызықтары айқын білінеді. Осыларды ескере отырып, Михеевтің "Определитель" кілт кестесінен осы мәндерге жуық келетін екі қосылыстың мәліметтерін жазып аламыз:

1. 3,35 10 1,532 6 2,615 5 4,56 4 2,43 4 биотит 250

2. 3,34 10 1,813 9 1,539 9 1,372 9 1,380 8 кварц 256

Мұнда кристалл жақтауларының ара қашықтығының жанында салыстырмалы интенсивтілік мәні келтірілген.

Бірінші биотит қосылысына тән 2,615; 4,56 және 2,43 максимумдары рентгенограммада көрінбейді.

Екінші, кварц үшін, келтірілген мәліметтерде іздестіріліп отырған затпен көп сәйкестік барын байқаймыз. Осында келтірілген 256 нөмірлі карточканы аламыз. 256 - рентгенограммада -кварц үшін мына сызықтар жиыны тән:

4,24₅ -3,34₁₀ -2,45₅ - 2,28₅ - 2,231₄ -2,123₅ - 1,975₄ -1,819₉, -1,139₉

Индекс түрінде салыстырмалы интенсивтілік мәні келтірілді. Бұл жиын іздестіріліп отырған зат рентгенограммасымсн сәйкес. Демек, қарастырылып отырған зат - -кварц. Міне, осылайша белігісіз затқа тұжырым жасалынады.

Рентген фазалық талдау:

- күрделі минерал қоспасының құрамын анықтауда;

- құймалардың, қорытпалардың, металл бұйымдарының фазалық құрамын анықтауда жиі қолданылады.

5. Қатты денелердегі ақаулар

5.1 Кристалдардағы құрылым жетіспеушілігі (құрылым кемшілігі) және ақаулар

Мозайкалық күрылым. Нақты кристалдардың құрылымын зерттеудегі көптеген мәліметтерге қарағанда, олардың ішкі құрылымы идеал кристалдардын құрылымынан елеулі айырмашылығ бар екенін аңғартады. Біріншіден, нақты кристалдардың құрылымы мозайкалық құрылымға ие: кристалл тура құрылымды блоктардан құралған, блоктар жобамен бір-біріне параллель болып келеді. Блоктың өлшемдері l0^-4-10^-бсм аралығында, олардың арасындағы бұрыш (φ) бірнеше секундтан он шақты минут аралығында (5.1cypeт).

5.1 сурет. Мозайкалық құрылым

Блоктардың бір-бірімен қосылған жеріндегі кристалл торлары бағыты әр түрлі болғандықтан, өткінші жолақ пайда болады, бұл қабатта тор бағыты бір блоктан екінші блокқа өту барысында өзгереді. Сондықтан бұл қабаттағы тор идеал кристалдық торына қарағанда құрылым кемшілігіне ие болады. Бұл тор кемшілігі дән шекараларында жоғары болады, себебі бір дәннің бағытталуы екінші дәннің багытталуынан айырмашылығы он шақты градусқа тең. Дән және блок шекаралары артық еркін энергияға ие болғандықтан, химиялык реакция ның, полиморфты түрленудің, диффузия процестерінің өту жылдамдығы жоғары болады; сонымен қатар олар (дән және блок шекаралары) ток тасымалдайтын бөлшектерді эффективті шашырататын орталығы болады, яғни олар катты денелердің (металл, жартылай өткізгіш) электр кедергілерінің елеулі бөлігін береді. Қоспалар. Қоспалар нақты кристалдардың ішіндегі ең мәнді және құрылым ақаулары көп тараған болып есептеледі. Ең таза, қоспалардың 10^-7% құрайтын химиялық элементтің 1 см³ көлемінде 10¹³ қоспа атомдары бар. Қоспалардың табиғатына және мөлшеріне байланысты олар кристалдарда ерітілген күйді немесе азды-көпті үлкен бөлшектерді құрайды. Кристалда ерітілген қоспалар дегеніміз - қоспа атомының негізгі атомдар арасына енуі немесе тордағы негізгі атомның орнына орналасуы. Бірінші жағдайдағы қатты ерітіндіні ендірілген деп, ал екінші жағдайдағы қатты ерітіндіні орнын басу деп атайды. Бөгде атомдардың физикалық табиғаты және өлшемі кристалдың негізгі атомдарынан ерекшелігі болғандықтан, олардың кристалда болуы кристалл торларын өзгертеді, яғни құрылым кемшілігі пайда болады (5.2сурет).

5.2 сурет. Кемтіктер

Қоспа атомдар қатты денелердің химиялық, оптикалық, магнитгік және механикалық қасиеттеріне елеулі әсер етеді. Қоспа атомдар ток тасымалдайтын бөлшектерді эффективті шашырататын орталық болады, яғни қатты дененің электр кедергісін ұлғайтады, бұл кедергі абсолют ноль температурада да орын алады. Жартылай өткізгіш кристалдарда қоспа атомдар жаңа энергетикалық деңгейлерді тудырады, соның арқасында қоспа электр өткізгіштігі пайда болады. Фонондар. Қатты денелердің атомдары үздіксіз тепе-теңдік орнының қасында (тор түйінінде) тербеліп тұрады (5.3 сурет) .

5.3 сурет. Тор түйіндері

Сондықтан тордың дәл периодтылығы бұзылады. Айта кету қажет, бұл тордың бұзылуын лездік деп түсіну керек. Орташа уақытта тордың периодтылығы сақталады, атомның тербелісі тек тор түйінін көмескілетеді. Атомдар арасында әсерлесу күші болғандықтан, атомдардың тербелісін еріксіз деп есептеуге болмайды: тепе-теңдік орнынан кез-келген атомның ауытқуы сол мерзімде басқа жанындағы атомдарға өтеді. Барлық кристалл (барлык атомдар) тербелісте болады. Сондықтан кристалдың әрбір атомы байланысқан жүйеде өте курделі козғалыста болады. Тербеліс теориясында мұндай күрделі қозғалысты ЗN қарапайым, бір-біріне тәуелсіз және бір-бірімен әсерлеспейтін кристалда таралатын серпімді толқындардың (тербелістердің) қосындысы деп қарастырылады (N-кристал құрайтын атомдардың саны, ЗN-атомдардың еркіндік дәреже саны). Бұл толқындарды Кристалдардың элементар қозуы деп те жиі айтады. Әрбір элементар қозу белгілі мөлшерде энергияға және импульске ие. Сондықтан кристалдардағы элементар қозу белгілі мөлшерде энергияға және импульске ие. Мұны түсіндіру үшін мынадай ұқсастықты қарастырайық. Абсолют қара дененің қуысы тепе-теңдіктегі жылу сәулесімен толтырылған дейік. Кванттық көзқарас бойынша, бұл сәуле шығаруды Е=һν= энергияға және р= импульске ие жарық квантынан, яғни фотондардан құралған газ деп қарастыруға болады. Осы секілді кристалды толтыратын сершмді толқындардың өрісін Е = энергияға және р = импульске ие (υ-кристалда толқындардың таралу жылдамдығы) қозған кванттардан құралған газ деп қарастыруға болады. Жарық толқынының квантына, яғни фотонға ұқсас қатты денелердегі қозған квантты, дыбыс толқыны квантын фонон деп атайды. Бұл көзқарас бойынша, қыздырылған қатты денені фонондық газбен толтырылган жәшікке ұқсастыруға болады, Бұл газдың энергиясы қатты дененің ішкі энергиясына тен. Температура жоғарылаған сайын концентрация және газдың энергиясы көтеріледі. Төменгі температурада бірінші рет Дебай көрсеткендей, энергияның өзгеруі, абсолют қара дененін сәуле шыға

1 23