Структурні дослідження ТРЗ InxTl1-xJ

Дослідження дифракції Х-променів і визначення параметрів ґратки та ін­ших параметрів структури кристалів ми проводили за умов кімнатної температу­ри в міжфакультетській науково-навчальній лабораторії рентгеноструктурного аналізу Львівського національного університету імені Івана Франка на спектра­льному комплексі “STOE Transmission Diffractometer System STADIP” (див. рис. 2.4). Ми додатково використовували системний блок із програмою керуван­ня Win XPOW.

Рис. 2.1. Комплекс „STOE Transmission Diffractometer System STADIP”: 1 – високовольтний автоматичний генератор Seifert ID3003; 2 – дже­рело йонізуючого випро­міню­вання; 3 – гоніометр; 4 – лінійний позиційно-чут­ли­вий детектор; 5 – підсилювач; 6 – комп’ютер.

Перед проведенням вимірювань досліджувані зразки монокристалів були розтерті в агатовій ступці до порошкового стану. Отримані нами порошки за допомогою спеціальної лопатки поміщалися в форму-таблетку та за­пресовувалися скляною пластиною. Отриману таблетку із порошку поміщали в кювету та закривали її захисною кришкою.

Суть методики така. Сфо­кусований за допомогою (111)-крис­тала-монохро­ма­тора Ge (типу Йоганна – див. елемент B на рис. 2.2.) пучок випромінювання K_{α 1} від рентгенівської трубки STOE C-TECH (Cu-анод, потужність Р = 2, 2 кВт, роз­мір фокальної плями 0, 4´ 12 мм²), вирізаний системою щілин, проходив крізь по­лікристалічний зразок (елемент С) і потрапляв на спеціальну плівку для реєстру­вання Х-променів (елемент Е), вставлену в півкруглу касету. Геометрія камери така, що при певному вигині кристала-монохроматора і первинний, і дифрагова­ний промені сходитимуться в точках, що лежать на колі, яке проходить і крізь досліджуваний зразок. Форму цього кола має касета, вставлена в камеру, із плів­кою, на якій фіксують дифракційні відбивання. У камері Гін’є можна одночасно вивчати чотири зразки (один з них, як правило, – це еталонна речовина).

Рис. 2.2. Оптична схема камери Гін’є: А – фокус Х-трубки; В – монохрома­тор; С – зразок; D – слід від первинного пучка на плівці Е.

Внаслідок фокусування дифрагованих променів час експозиції в камері Гі­н’є відносно невеликий. Крім того, зменшення фону досягається не лише через „гостре” фокусування первинного збіжного пучка, а й завдяки можливості зйом­ки зразків у вакуумі. Це допускає реєстрацію відбивань, починаючи з 1°. Великі кола гоніометра 2 q, w / 0, 001° / 0, 0005° і можливість вимірю­вання досить ши­рокого діапазону кутів дифракції (2°–136°) дають якісні дифракційні картини.

Після зняття дифракційної картини, за допомогою лінійного позиційно-чутливого детектора PSD (діапазон 5, 5–7, 0 2 q і мінімальний крок 0, 005°) кар­тину передають на комп’ютер для подальшої обробки. Експеримента­льні лінійні коефіцієнти поглинання визначають шляхом логарифмування від­ношення інтенсивності первинного променя до інтенсивності вторинного проме­ня (тобто, первинного променя після проходження крізь фоновий і робочий зраз­ки). Атестацію всієї апаратури було проведено за допомогою стандартів NIST SRM 640b (Si) і NIST SRM 676 (Al₂O₃).

Так званий фазовий аналіз проводився за порівнянням профілів дифрактограм зразків поміж собою та з еталонами. Еталонами порів­нян­ня були дифрактограми відомих сполук, а також теоретично розраховані ди­ф­рактограми. Пер­вин­ну обробку експериментальних дифракційних масивів, розрахунки теоретичних дифрактограм та індексування параметрів елементарної комірки проводили на основі пакету програм STOE WinXPOW і PowderCell (версія 2.3)

На основі даних експериментальних масивів і структурних моделей за ме­тодом Рітвельда проводили розрахунки теоретичних інтенсивностей і уточнення параметрів комірки, координат атомів та ізотропних температурних параметрів атомів. Для цього використовували програму FullProf.2k (версія 4.40) із пакета програм WinPLOTR. Ця методика дала змогу не лише отрима­ти параметри елементарної комірки, але і визначити густину зразків.