Ниобий. Рентгенография и электронная микроскопия

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ РЕНТГЕНОФАЗОВОМ АНАЛИЗЕ

Вся информация, относящаяся к кристаллической и микроструктуре и, в частности, к количественному составу многофазного образца, хранится в его рентгенограмме. С момента открытия рентгеновских лучей целью ученых-дифрактологов было расшифровать эту информацию непосредственно из картины дифракции рентгеновских лучей. Элементный состав многофазного образца можно определить химическим и спектроскопическим методами. Однако этими методами в большинстве случаев не удается получить химическую идентичность кристаллических фаз и фракций фаз. Было доказано, что порошковая рентгеновская дифракция является идеальным методом для количественного фазового анализа (КФА) многофазного образца. Интенсивности дифракционных линий данной фазы пропорциональны ее (массовой, молярной) доле, и КФЭ можно проводить после внесения поправки на поглощение рентгеновских лучей в образце [1,2].
Пусть образец состоит из нескольких фаз, обозначенных прописными буквами, и пусть одинаковыми обозначениями обозначены их (массовая, молярная) доли:


(1)

Интегральная интенсивность выбранной дифракционной линии фазы, кажем, , связана с ее долей:


(2)

— плотность фазы , — массовый коэффициент поглощения образца, — коэффициент, зависящий от характера эффектов, зависящих от образца (предпочтительная ориентация, размер и форма зерен, экстинкция) и фазы , на выбранная дифракционная линия и геометрия дифрактометра.
Для чистой фазы , поскольку , (2) перепишется следующем образом :


(3)

где – массовый коэффициент поглощения фазы . Из (2) и (3) следует:


(4)

Точно так же для другой фазы, скажем, , следует:


(5)

Из (4) и (5) получаем:

, где
(6)

где — постоянная для двух рассматриваемых фаз, для выбранных дифракционных линий и для используемого дифрактометра. Применение (6) не является прямым, поскольку коэффициенты поглощения точно не известны.
Для решения проблемы поглощения можно использовать полуэмпирический метод внутреннего стандарта. Для каждой фазы, скажем, , долю которой необходимо определить, строится калибровочная кривая таким образом, чтобы соотносить с , где обозначает внутренний стандарт. Согласно (6) калибровочная кривая представляет собой прямую линию с наклоном . Наклон получается из измерения интенсивности ряда смесей с известными отношениями . Для нахождения доли фазы в пробе в пробу добавляют известную долю стандарта, измеряют отношение интенсивностей и находят по ранее построенной градуировочной кривой. Подробное описание метода внутреннего стандарта, применяемого в особых случаях, можно найти в учебнике Клуга и Александера [2] и в справочнике [3]. Проблема поглощения рентгеновских лучей в образце может быть решена методом Чанга [4,5] и методами легирования [6–10].