Ремесло в дореволюционной России. 5 страница

При взаимодействии Р. л. с веществом может происходить фотоэффект, сопровождающее его поглощение Р. л. и их рассеяние. Фотоэффект наблюдается в том случае, когда атом, поглощая рентгеновский фотон, выбрасывает один из своих внутр. электронов, после чего может совершить либо излучательный переход, испустив фотон характеристич. излучения, либо выбросить второй электрон при безызлучательном переходе (оже-электрон). Под действием Р. л. на неметаллич. кристаллы (напр., на каменную соль) в некоторых узлах атомной решётки появляются ионы с дополнительным положительным зарядом, а вблизи них оказываются избыточные электроны. Такие нарушения структуры кристаллов, называемые рентгеновскими экситонами, являются центрами окраски и исчезают лишь при значительном повышении темпгратуры.

При прохождении Р. л. через слой вещества толщиной х их начальная интенсивность I₀ уменьшается до величины I= I₀e^-nx, где ц - коэффициент ослабления. Ослабление I происходит за счёт двух процессов: поглощения рентгеновских фотонов веществом и изменения их направления при рассеянии. В длинноволновой области спектра преобладает поглощение Р. л., в коротковолновой - их рассеяние. Степень поглощения быстро растёт с увеличением Z и X. Напр., жёсткие Р. л. свободно проникают через слой воздуха ~ 10 см; алюминиевая пластинка в 3 см толщиной ослабляет Р. л. с X = 0, 027А вдвое; мягкие Р. л. значительно поглощаются в воздухе и их использование и исследование возможно лишь в вакууме или в слабо поглощающем газе (напр., Не). При поглощении Р. л. атомы вещества ионизуются.

Влияние Р. л. на живые организмы может быть полезным и вредным в зависимости от вызванной ими ионизации в тканях. Поскольку поглощение Р. л. зависит от X, интенсивность их не может служить мерой биологического действия Р. л. Количественным учётом действия Р. л. на вещество занимается рентгенометрия, единицей его измерения служит рентген.

Рассеяние Р. л. в области больших Z и X происходит в основном без изменения X и носит назв. когерентного рассеяния, а в области малых Z и Л, как правило, X возрастает (некогерентное рассеяние). Известно 2 вида некогерентного рассеяния Р. л.- комптоновское и комбинационное. При комптоновском рассеянии, носящем характер неупругого корпуску-лярного рассеяния, за счёт частично потерянной рентгеновским фотоном энергии из оболочки атома вылетает электрон отдачи (см. Комптона эффект). При этом уменьшается энергия фотона и изменяется его направление; изменение X зависит от угла рассеяния. При комбинационном рассеянии рентгеновского фотона высокой энергии на лёгком атоме небольшая часть его энергии тратится на ионизацию атома и меняется направление движения фотона. Изменение X таких фотонов не зависит от угла рассеяния.

Показатель преломления п для Р. л. отличается от 1 на очень малую величину б=1-т~10^-6-10^-5. Фазовая скорость Р. л. в среде больше скорости света в вакууме. Отклонение Р. л. при переходе из одной среды в другую очень мало (неск. угловых минут). При падении Р. л. из вакуума на поверхность тела под очень малым углом происходит их полное внешнее отражение.

Регистрация Р. л. Глаз человека к Р. л. не чувствителен. Р. л. регистрируют с помощью спец. рентгеновской фотоплёнки, содержащей повышенное количество AgBr. В области Л< 0, 5 А чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области Л > 5 А чувствительность обычной позитивной фотоплёнки достаточно велика, а её зёрна значительно меньше зёрен рентгеновской плёнки, что повышает разрешение. При Л порядка десятков и сотен А Р. л. действуют только на тончайший поверхностный слой фотоэмульсии; для повышения чувствительности плёнки её сенсибилизируют люминесцирующими маслами (см. Сенсибилизация). В рентгенодиагностике и дефектоскопии для регистрации Р. л. иногда применяют электрофотографию (электрорентгенографию).

Р. л. больших интенсивностей можно регистрировать с помощью ионизационной камеры, Р. л. средних и малых интенсивностей при Л < 3 А - сцинтилляционным счётчиком с кристаллом Nal (T1), при 0, 5 < Л < 5 А - Гейгера - Мюллера счётчиком и отпаянным пропорциональным счётчиком, при 1 < Л < 100 А - проточным пропорциональным счётчиком, при Л < 120 А - полупроводниковым детектором. В области очень больших Л (от десятков до 1000 А) для регистрации Р. л. могут быть использованы вторично-электронные умножители открытого типа с различными фотокатодами на входе.

Применение Р. л. Наиболее широкое применение Р. л. нашли в медицине для рентгенодиагностики и рентгенотерапии. Важное значение для многих отраслей техники имеет рентгеновская дефектоскопия, напр, для обнаружения внутренних пороков отливок (раковин, включений шлака), трещин в рельсах, дефектов сварных швов.

Рентгеновский структурный анализ позволяет установить пространственное расположение атомов в кристаллич. решётке минералов и соединений, в неорганич. и органич. молекулах. На основе многочисленных уже расшифрованных атомных структур может быть решена и обратная задача: по рентгенограмме поликристаллич. вещества, напр, легированной стали, сплава, руды, лунного грунта, может быть установлен кристаллич. состав этого вещества, т. е. выполнен фазовый анализ (см. Дебая - Шеррера метод). Многочисленными применениями Р. л. для изучения свойств твёрдых тел занимается рентгенография материалов.

Рентгеновская микроскопия позволяет, напр., получить изображение клетки, микроорганизма, увидеть их внутреннее строение. Рентгеновская спектроскопия по рентгеновским спектрам изучает распределение плотности электронных состояний по энергиям в различных веществах, исследует природу хим. связи, находит эффективный заряд ионов в твёрдых телах и молекулах. Спектральный анализ рентгеновский по положению и интенсивности линий характеристич. спектра позволяет установить качеств, и количеств, состав вещества и служит для экспрессного неразрушающего контроля состава материалов на металлургич. и цементных заводах, обогатительных фабриках. При автоматизации этих предприятий применяются в качестве датчиков состава вещества рентгеновские спектрометры и квантометры (см. Спектральная аппаратура рентгеновская).

Р. л., приходящие из космоса, несут информацию о химическом составе космических тел и о физических процессах, происходящих в космосе. Исследованием космических Р. л. занимается рентгеновская астрономия. Мощные Р. л. используют в радиационной химии для стимулирования некоторых реакций, полимеризации материалов, крекинга органич. веществ. Р. л. применяют также для обнаружения старинной живописи, скрытой под слоем поздней росписи, в пищевой пром-сти для выявления инородных предметов, случайно попавших в пищевые продукты, в криминалистике, археологии и др.

Лит.: Б л о х и н М. А., Физика рентгеновских лучей, 2 изд., М., 1957; его же, Методы рентгено-спектральных исследований, М., 1959; Рентгеновские лучи. Сб. под ред. М. А. Блохина, пер. с нем. и англ., М., I960; X а р а д ж а Ф., Общий курс рентгенотехники, 3 изд., М.- Л., 1966; Миркин Л. И., Справочник по рентгено-структурному анализу поликристаллов, М., 1961; Вайнштейн Э. Е., Кахана М. М., Справочные таблицы по рентгеновской спектроскопии, М., 1953. М. А. Блохин.

РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ, спектры испускания и поглощения рентгеновских лучей, т. е. электромагнитного излучения в области длин волн от 10^-4 до 10³ А. Для исследования спектров рентгеновского излучения, получаемого, напр., в рентгеновской трубке, применяют спектрометры с кристаллом-анализатором (или дифракционной решёткой) либо бескристальную аппаратуру, состоящую из детектора (сцинтилляцион-ного, газового пропорционального или полупроводникового счётчика) и амплитудного анализатора импульсов (см. Спектральная аппаратура рентгеновская). Для регистрации Р. с. применяют рентгенофотоплёнку и различные детекторы ионизирующих излучений.

Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой наложение тормозного и характеристического Р. с. Тормозной Р. с. возникает при торможении заряженных частиц, бомбардирующих мишень (см. Тормозное излучение). Интенсивность тормозного спектра быстро растёт с уменьшением массы бомбардирующих частиц и достигает значит, величины при возбуждении электронами. Тормозной Р. с.- сплошной, т. к. частица может потерять при тормозном излучении любую часть своей энергии. Он непрерывно распределён по всем длинам волн Л, вплоть до коротковолновой границы Л₀ = hc/eV (h - Планка постоянная, с - скорость света, е. - заряд бомбардирующей частицы, V - пройденная ею разность потенциалов). С возрастанием энергии частиц интенсивность тормозного Р. с. I растёт, а Хо смещается в сторону коротких волн (рис. 1). С увеличением порядкового номера Z атомов мишени I также растёт.
[ris]
Рис. 1. Распределение интенсивности 1 тормозного излучения W по длинам волн X при различных напряжениях V на рентгеновской трубке.

Характеристич. Р. с. испускают атомы мишени, у к-рых при столкновении с заряженной частицей высокой энергии или фотоном первичного рентгеновского излучения с одной из внутренних оболочек (К-, L-, М-...оболочек) вылетает электрон. Состояние атома с вакансией во внутренней оболочке (его начальное состояние) неустойчиво. Электрон одной из внешних оболочек может заполнить эту вакансию, и атом при этом переходит в конечное состояние с меньшей энергией (состояние с вакансией во внешней оболочке). Избыток энергии атом может испустить в виде фотона характеристич. излучения. Поскольку энергии E₁ начального и E₂ конечного состояний атома квантованы, возникает линия Р. с. с частотой v = (E₁ - E₂)/h. Все возможные излучательные квантовые переходы атома из начального К-состояния образуют наиболее жёсткую (коротковолновую) K-серию. Аналогично образуются L-, М-, N-серии (рис. 2). Положение линий характеристич. Р. с. зависит от атомного номера элемента, составляющего мишень (см. Мозли закон).
[ris]

Рис. 2. Схема К-, L-, М-уровней атома и основные линии К- и L-серий.

Каждая серия характеристич. Р. с. возбуждается при прохождении бомбардирующими частицами определённой разности потенциалов-потенциала возбуждения V_q (q - индекс возбуждаемой серии). При дальнейшем росте V интенсивность I линий этого спектра растёт пропорционально (V - V_q)², затем рост интенсивности замедляется и при V~11V_q, начинает падать.

Относительные интенсивности линий одной серии определяются вероятностями квантовых переходов и, следовательно, соответствующими отбора правилами. Кроме наиболее ярких линий дипольного электрич. излучения, в характеристич. Р. с. могут быть обнаружены линии квадрупольного и октупольного электрических излучений и линии дипольного и квадрупольного магнитных излучений.

Р. с. поглощения получают, пропуская первичное рентгеновское излучение непрерывного спектра через тонкий поглотитель. При этом распределение интенсивности по спектру изменяется - наблюдаются скачки и флуктуации поглощения, к-рые и представляют собой Р. с. поглощения. Для каждого уровня Р. с. поглощения имеют резкую низкочастотную (длинноволновую) границу v_q(hv_q = eV_q), при к-рой наблюдается первый скачок поглощения (рис. 3).

Р. с. нашли применение в рентгеновской спектроскопии, спектральном анализе рентгеновском, рентгеновском структурном анализе.
[ris]

Рис. 3. Зависимость интенсивности I тормозного рентгенов ского спектра от частоты v вблизи v_q 1 - без поглотителя; 2 - после прохождения поглотителя.

Лит. см. при ст. Рентгеновские лучи.

М. А. Блохин.

РЕНТГЕНОВСКИЙ ГОНИОМЕТР, прибор, с помощью к-рого можно одновременно регистрировать направление дифрагированных на исследуемом образце рентгеновских лучей и положение образца в момент возникновения дифракции. Р. г. может быть самостоятельным прибором, регистрирующим на фотоплёнке дифракционную картину; в этом случае он представляет собой рентгеновскую камеру. Р. г. называют также все гониометрич. устройства, являющиеся составной частью рентгеновских дифрактометров и служащие для установки образца и детектора в положения, соответствующие условиям возникновения дифракции рентгеновских лучей.

В Р. г. с фоторегистрацией для исследования монокристаллов или текстур щелевым экраном выделяют дифракционный конус, соответствующий исследуемой кристаллографич. плоскости. Фотоплёнка и образец движутся синхронно, поэтому одна из координат на плёнке соответствует азимутальному углу дифрагированного луча, вторая - углу поворота образца [так работает Р. г. Вай-сенберга (рис. 1), текстурный Р. г. Жданова].
[ris]

Рис. 1. Схема рентгеновского гониометра типа Вайсенберга. Зубчатые передачи и ходовый винт обеспечивают синхронное движение исследуемого образца (О) и цилиндрической кассеты (К) с рентгеновской плёнкой.
[ris]

Рис. 2. Схема экваториального четырёхкружного гониометра для исследования монокристаллов. Лимб 1 измеряет Ф₂ - угол поворота кристалла вокруг оси гониометрической головки; лимб 2 регистрирует х- угол наклона оси Ф; лимб 3 изменяет w - угол вращения кристалла относительно главной оси гониометра; лимб 4 измеряет угол поворота счётчика 2 0.

В Р. г. для дифрактометров может быть использована аналогичная схема, однако угол поворота образца и углы поворота и наклона детектора в этом случае отсчитываются непосредственно по лимбам или датчикам, установленным на соответствующих валах. В рентгеновских дифрактометрах для исследования монокристаллов и текстур применяется т. н. экваториальная геометрия: счётчик перемещается только в одной плоскости, а образец нужно поворачивать вокруг трёх взаимно перпендикулярных осей таким образом, чтобы дифрагированный пучок попал в плоскость движения счётчика. Положения образца (углы X, Ф, со его поворота вокруг осей вращения) и счётчика (угол 20) в момент дифракции отсчитываются по лимбам (рис. 2).

[ris]
Рис. 3. Схема фокусировки лучей в рентгеновском гониометре по Брэггу - Брентано для исследования поликрин сталлических образцов; F - фокус рентгеновской трубки; О - плоский образец; D - щель счётчика; С - счётчик; 20 - угол отражения.
[ris]

Рис. 4. Схема фокусировки лучей в рентгеновском гониометре по Зееману - Болину; F - фокус рентгеновской трубки; О - изогнутый образец; D - щели счётчиков; С - счётчики.

Для исследования поликристаллич. образцов используют слегка расходящийся пучок рентгеновских лучей, к-рый после дифракции на объекте сходится в одну точку. В этом случае применяются схемы съёмки по Брэггу - Брентано, когда плоскость образца делит угол рассеяния пополам (рис. 3), и Зееману - Болину, когда фокус рентгеновской трубки, образец и щель детектора располагаются на одной окружности (рис. 4).

В Р. г. входят также системы, формирующие первичный пучок (коллиматоры, монохроматоры), и системы движения для измерения интегральной интенсивности.

Лит.: Уманский М. М., Аппаратура рентгеноструктурных исследований, М., 1960; ХейкерД. М., Зевин Л. С., Рентгеновская дифрактометрия, М., 1963; Хейкер Д. М., Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов, Л., 1973.< Д. М. Xeйкep.

РЕНТГЕНОВСКИЙ ДИФРАКТОМЕТР, прибор для измерения интенсивности и направления рентгеновского излучения, дифрагированного на кристал-лич. объекте. Р. д. применяется для решения различных задач рентгеновского структурного анализа. Он позволяет измерять интенсивности дифрагированного в заданном направлении излучения с точностью до 10-х долей процента и углы дифракции с точностью до 10-х долей минуты. С помощью Р. д. можно производить фазовый анализ поликристаллических объектов и исследование текстур, ориентировку монокристальных блоков, получать полный набор ин-тенсивностей отражений от монокристалла, исследовать структуру многих веществ при различных внешних условиях и т. д.

Р. д. состоит из источника рентгеновского излучения, рентгеновского гониометра, в к-рый помещают исследуемый образец, детектора излучения и электронного измерительно-регистрирующего устройства. Детектором в Р. д. служит не фотоплёнка, как в рентгеновской камере, а счётчики квантов (сцинтилляционные, пропорциональные, полупроводниковые счётчики или Гейгера - Мюллера счётчики). Дифракционную картину образца в Р. д. получают последовательно: счётчик перемещается в процессе измерения и регистрирует попавшую в него энергию излучения за определённый интервал времени. По сравнению с рентгеновскими камерами Р. д. обладают более высокой точностью, чувствительностью, большей экспрессностью. Процесс получения информации в Р. д. может быть полностью автоматизирован, поскольку в нём отсутствует необходимость проявления фотоплёнки, причём в автоматич. Р. д. прибором управляют ЭВМ, полученные данные поступают на обработку в ЭВМ. Универсальные Р. д. можно использовать для различных рентгеноструктурных исследований, заменяя приставки к гониометрическому устройству. В больших лабораториях применяются специализированные дифрактометры, предназначенные для решения какой-либо одной задачи рентгеноструктурного анализа.

Лит.: X е й к е р Д. М., 3 е в и н Л. С., Рентгеновская дифрактометрия, М., 1963; Хейкер Д. М., Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов, Л., 1973.

Д. М. Хейкер.

РЕНТГЕНОВСКИЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, методы исследования структуры вещества по распределению в пространстве и интенсивностям рассеянного на анализируемом объекте рентгеновского излучения. Р. с. а. наряду с нейтронографией и электронографией является дифракционным структурным методом; в его основе лежит взаимодействие рентгеновского излучения с электронами вещества, в результате к-рого возникает дифракция рентгеновских лучей. Дифракционная картина зависит от длины волны используемых рентгеновских лучей и строения объекта. Для исследования атомной структуры применяют излучение с длиной волны ~ 1 А, т. е. порядка размеров атомов. Методами Р. с. а. изучают металлы, сплавы, минералы, неорганич. и органич. соединения, полимеры, аморфные материалы, жидкости и газы, молекулы белков, нуклеиновых кислот и т. д. Наиболее успешно Р. с. а. применяют для установления атомной структуры кристаллич. тел. Это обусловлено тем, что кристаллы обладают строгой периодичностью строения и представляют собой созданную самой природой дифракционную решётку для рентгеновских лучей.

Историческая справка. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах была открыта в 1912 нем. физиками М. Лауэ, В. Фридрихом и П. Книппингом. Направив узкий пучок рентгеновских лучей на неподвижный кристалл, они зарегистрировали на помещённой за кристаллом фотопластинке дифракционную картину, к-рая состояла из большого числа закономерно расположенных пятен. Каждое пятно - след дифракционного луча, рассеянного кристаллом. Рентгенограмма, полученная таким методом, носит назв. лауэграммы (рис. 1).

Разработанная Лауэ теория дифракции рентгеновских лучей на кристаллах позволила связать длину волны Л, излучения, параметры элементарной ячейки кристалла а, о, с (см. Кристаллическая решётка), углы падающего (а₀, b₀, y₀) и дифракционного (а, b, y) лучей соотношениями:
[ris]

где h, k, l - целые числа (миллеровские индексы). Для возникновения дифракционного луча необходимо выполнение приведённых условий Лауэ [уравнений (1)], к-рые требуют, чтобы в параллельных лучах разность хода между лучами, рассеянными атомами, отвечающими соседним узлам решётки, были равны целому числу длин волн.

В 1913 У. Л. Брэгг и одновременно с ним Г. В. Вулъф предложили более наглядную трактовку возникновения Дифракционных лучей в кристалле. Они показали, что любой из дифракционных лучей можно рассматривать как отражение падающего луча от одной из систем кристаллографич. плоскостей (дифракционное отражение, см. Брэгга - Вулъфа условие). В том же году У. Г. и У. Л. Брэгги впервые исследовали атомные структуры простейших кристаллов с помощью рентгеновских дифракционных методов. В 1916 П. Дебай и нем. физик П. Шеррер предложили использовать дифракцию рентгеновских лучей для исследования структуры поликристаллич. материалов. В 1938 франц. кристаллограф А. Гинье разработал метод рентгеновского малоуглового рассеяния для исследования формы и размеров неоднородностей в веществе.

Применимость Р. с. а. к исследованию широкого класса веществ, производств, необходимость этих исследований стимулировали развитие методов расшифровки структур. В 1934 амер. физик А. Патерсон предложил исследовать строение веществ с помощью функции межатомных векторов (функции Патерсона). Амер. учёные Д. Харкер, Дж. Каспер (1948), У. Захариасен, Д. Сейр и англ, учёный В. Кокрен (1952) заложили основы т. н. прямых методов определения кристал-лич. структур. Большой вклад в развитие патерсоновских и прямых методов Р. с. а. внесли Н. В. Белов, Г. С. Жданов, А. И. Китайгородский, Б. К. Вайнштейн, М. А. Порай-Кошиц (СССР), Л. Полине, П. Эвальд, М. Бюргер, Дж. Карле, Г. Хауптман (США), М. Вульфсон (Великобритания) и др. Работы по исследованию пространственной структуры белка, начатые в Англии Дж. Берналом (30-е гг.) и успешно продолженные Дж. Кендрю, М. Перуцем, Д. Кроуфут-Ходжкин и др., сыграли исключительно важную роль в становлении молекулярной биологии. В 1953 Дж. Уотсон к Ф. Крик предложили модель молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), к-рая хорошо согласовалась с результатами рентгенографич. исследований ДНК, полученными М. Уилкинсом.

В 50-х гг. начали бурно развиваться методы Р. с. а. с использованием ЭВМ в технике эксперимента и при обработке рентгеновской дифракционной информации.

Экспериментальные методы Р. с. а. Для создания условий дифракции и регистрации излучения служат рентгеновские камеры и рентгеновские дифрактометры. Рассеянное рентгеновское излучение в них фиксируется на фотоплёнке или измеряется детекторами ядерных излучений. В зависимости от состояния исследуемого образца и его свойств, а также от характера и объёма информации, к-рую необходимо получить, применяют различные методы Р. с. а. Монокристаллы, отбираемые для исследования атомной структуры, должны иметь размеры ~0, 1 мм и по возможности обладать совершенной структурой. Исследованием дефектов в сравнительно крупных почти совершенных кристаллах занимается рентгеновская топография, к-рую иногда относят к Р. с. а.

Метод Лауэ - простейший метод получения рентгенограмм от монокристаллов. Кристалл в эксперименте Лауэ неподвижен, а используемое рентгеновское излучение имеет непрерывный спектр. Расположение дифракционных пятен на лауэграммах (рис. 1) зависит от симметрии кристалла и его ориентации относительно падающего луча. Метод Лауэ позволяет установить принадлежность исследуемого кристалла к одной из 11 лауэв-ских групп симметрии и ориентировать его (т. е. определять направление кристаллографич. осей) с точностью до неск. угловых минут. По характеру пятен на лауэграммах и особенно появлению астеризма можно выявить внутр. напряжения и нек-рые др. дефекты кристаллич. структуры. Методом Лауэ проверяют качество монокристаллов при выборе образца для его более полного структурного исследования.

Рис. 1. Лауэграмма монокристалла NaCl. Каждое пятно представляет собой след рентгеновского дифракционного отражения. Диффузные радиальные пятна в центре вызваны рассеянием рентгеновских лучей на тепловых колебаниях кристаллической решётки.

Методы качания и вращения образца используют для определения периодов повторяемости (постоянной решётки) вдоль кристаллографич. направления в монокристалле. Они позволяют, в частности, установить параметры а, Ь, с элементарной ячейки кристалла. В этом методе используют монохроматич. рентгеновское излучение, образец приводится в колебательное или вращательное движение вокруг оси, совпадающей с кристаллографич. направлением, вдоль к-рого и исследуют период повторяемости. Пятна на рентгенограммах качания и вращения, полученных в цилиндрич. кассетах, располагаются на семействе параллельных линий (рис. 2). Расстояния между этими линиями, длина волны излучения и диаметр кассеты рентгеновской камеры позволяют вычислить искомый период повторяемости в кристалле. Условия Лауэ для дифракционных лучей в этом методе выполняются за счёт изменения углов, входящих в соотношения (1) при качании или вращении образца.

Рентгенгониометрические методы. Для полного исследования структуры монокристалла методами Р. с. а. необходимо не только установить положение, но и измерить интенсивности как можно большего числа дифракционных отражений, к-рые могут быть получены от кристалла при данной длине волны излучения и всех возможных ориентациях образца. Для этого дифракционную картину регистрируют на фотоплёнке в рентгеновском гониометре и измеряют с помощью микрофотометра степень почернения каждого пятна на рентгенограмме. В рентгеновском дифрактометре можно непосредственно измерять интенсивность дифракционных отражений с помощью пропорциональных, сцинтилляционных и др. счётчиков рентгеновских квантов. Чтобы иметь полный набор отражений, в рентгеновских гониометрах получают серию рентгенограмм. На каждой из них фиксируются дифракционные отражения, на миллеровские индексы к-рых накладывают определённые ограничения (напр., на разных рентгенограммах регистрируются отражения типа hk0, hk1 и т. д.). Наиболее часто производят рентгеногониометрич. эксперимент по методам Вайсенберга (рис. 3), Бюргера (рис. 4) и де Ионга - Боумена. Такую же информацию можно получить и с помощью рентгенограмм качания.

Рис. 2. Рентгенограммы минерала сейдозерита, полученные методами вращения (вверху) и качания (внизу) кристалла. Уменьшая угол качания, можно зафиксировать отдельные рентгеновские отражения без их взаимного перекрытия (на рентгенограмме вращения они, как правило, перекрываются).

Рис. 3. Рентгенограмма минерала сейдо-зерита, полученная в рентгеновском гониометре Вайсенберга. Зарегистрированные отражения имеют индексы hkO. Отражения, расположенные на одной кривой, характеризуются постоянным индексом k.

Для установления атомной структуры средней сложности (~50-100 атомов в элементарной ячейке) необходимо измерить интенсивности неск. сотен и даже тысяч дифракционных отражений. Эту весьма трудоёмкую и кропотливую работу выполняют автоматич. микроденситометры и дифрактометры, управляемые ЭВМ, иногда в течение неск. недель и даже месяцев (напр., при анализе структур белков, когда число отражений возрастает до сотен тысяч). Применением в дифрак-тометре неск. счётчиков, к-рые могут параллельно регистрировать отражения, время эксперимента удаётся значительно сократить. Дифрактометрич. измерения превосходят фоторегистрацию по чувствительности и точности.

Метод исследования поликристаллов (Дебая - Шеррера метод). Металлы, сплавы, кристал-лич. порошки состоят из множества мелких монокристаллов данного вещества. Для их исследования используют монохроматич. излучение. Рентгенограмма (дебаеграмма) поликристаллов представляет собой неск. концентрич. колец, в каждое из к-рых сливаются отражения от определённой системы плоскостей различно ориентированных монокристаллов (рис. 5). Дебаеграммы различных веществ имеют индивидуальный характер и широко используются для идентификации соединений (в т. ч. и в смесях). Р. с. а. поликристаллов позволяет определять фазовый состав образцов, устанавливать размеры и преимущественную ориентацию (текстурирование) зёрен в веществе, осуществлять контроль за напряжениями в образце и решать др. технич. задачи.

Рис. 4. Рентгенограмма кристалла миоглобина.

Рис. 5. Рентгенограмма поликристаллического образца, полученная методом Дебая - Шеррера. Концентрические окружности расположены вокруг отверстий для входа и выхода первичного рентгеновского пучка.

Исследование аморфных материалов и частично упорядоченных объектов. Чёткую рентгенограмму с острыми дифракционными максимумами можно получить только при полной трёхмерной периодичности образца. Чем ниже степень упорядоченности атомного строения материала, тем более размытый, диффузный характер имеет рассеянное им рентгеновское излучение. Диаметр диффузного кольца на рентгенограмме аморфного вещества (рис. 6) может служить для грубой оценки средних межатомных расстояний в нём. С ростом степени упорядоченности (см. Дальний порядок и ближний порядок) в строении объектов дифракционная картина усложняется (рис. 7, а, б, в) и, следовательно, содержит больше структурной информации.

Рис. 6. Рентгенограмма аморфного вещества (ацетата целлюлозы).

Рис. 7. Рентгенограммы биологических объектов: а - волоса; 6 - натриевой соли ДНК во влажном состоянии; в - текстуры натриевой соли ДНК.

Метод малоуглового рассеяния позволяет изучать пространственные неоднородности вещества, размеры к-рых превышают межатомные расстояния, т. е. составляют от 5-10 А до ~ 10 000 А. Рассеянное рентгеновское излучение в этом случае концентрируется вблизи первичного пучка - в области малых углов рассеяния. Малоугловое рассеяние применяют для исследования пористых и мелкодисперсных материалов, сплавов и сложных биологич. объектов: вирусов, клеточных мембран, хромосом. Для изолированных молекул белка и нуклеиновых кислот метод позволяет определить их форму, размеры, молекулярную массу; в вирусах - характер взаимной укладки составляющих их компонент: белка, нуклеиновых кислот, ли-пидов; в синтетич. полимерах - упаковку полимерных цепей; в порошках и сорбентах - распределение частиц и пор по размерам; в сплавах - возникновение и размеры фаз; в текстурах (в частности, в жидких кристаллах) - форму упаковки частиц (молекул) в различного рода над-молекулярные структуры. Рентгеновский малоугловой метод применяется и в пром-сти при контроле процессов изготовления катализаторов, высокодисперсных углей и т. д. В зависимости от строения объекта измерения производят для углов рассеяния от долей минуты до неск. градусов.