16.3. Поликристаллический материал

16.3.1. Идеальные модели

Идеальный поликристаллический материал состоит из очень большого числа небольших, рассеивающих независимо кристаллитов, имеющих полное разупорядочение по ориентации вокруг по крайней мере одной оси. Он может быть в виде тонкого порошка (рыхлого или плотного) или сплошного твердого тела с тесно расположенными сильно разориентированными зернами, как в мелкозернистом куске металла.

Если ориентации кристаллитов совершенно беспорядочны, так что ни одна из осей кристалла не имеет преимущественного направления, дифракционные пучки образуют сплошные конусы лучей с падающим пучком в качестве оси и половиной угла, равной угол Брэгга для отражения Пересечение конусов лучей с цилиндрическими пленками в случае дифракции рентгеновских лучей или с плоскими пластинками при дифракции электронов дают хорошо известные картины поликристалла с непрерывными линиями или кольцами.

Преимущественные ориентации кристаллов могут появиться в результате особых условий приготовления образца. Если кристаллиты тонкие, пластинчатой формы, то они обычно лежат большой гранью на поддерживающей пленке, когда образец получен или путем осаждения из суспензии, или в результате механического распыления, или выращен на плоской подложке. Тогда, в идеальном случае, одна кристаллографическая ось, перпендикулярная плоскости пластин, имеет сильную преимущественную ориентацию, но ориентации вокруг этой оси совершенно произвольны. Обычно это характерно для образцов, предназначенных для дифракции электронов, состоящих из очень мелких тонких кристаллов, поддерживаемых тонкой пленкой углерода или другого материала из легкого элемента.

Чтобы проиллюстрировать образование дифракционных картин, полученных от таких образцов, мы можем рассмотреть случай кристаллов, для которых оси лежат в плоскости,

Фиг. 16.2. Получение картины дужек типа косой текстуры. Сфера Эвальда пересекает ряд колец, образованных в обратном пространстве точками обратной решетки произвольно ориентированных кристаллов при условии, что все их оси с параллельны.

ориентированной по преимуществу параллельно поверхности подложки, так что существует преимущественная ориентация оси с, перпендикулярной подложке. В обратном пространстве из-за произвольности ориентации максимум рассеивающей способности вокруг каждой точки обратной решетки будет размазан в непрерывное кольцо вокруг оси с, как показано на фиг. 16.2. Это кольцо будет резким, если имеется точная преимущественная ориентация оси с, но при любом разбросе ориентаций резкая линия расширится до конечной ширины.

Для удобства мы рассмотрим ромбическую ячейку, для которой с и с параллельны. Тогда, если падающий пучок быстрых электронов параллелен оси с, сфера Эвальда будет касательной и близкой -плоскости и параллельной кольцам рассеивающей способности для отражений Следовательно, дифракционная картина будет состоять из непрерывных колец, причем из колец, содержащих только отражения

Если падающий пучок наклонен на угол к оси с, как показано на фиг. 16.2, а, почти плоская сфера Эвальда будет рассекать кольца рассеивающей способности на ряды коротких дужек. Дужки будут находиться на линии, проходящей через центр. На других параллельных линиях будут лежать дужки причем всем отражениям, которые имеют одинаковые значения I, будут отвечать дужки, лежащие на одной линии, как показано на

фиг. 16.2,6. Эти картины, похожие на рентгенограммы вращения кристалла, широко использовались для целей структурного анализа учеными советской школы [381], которые назвали их картинами косых текстур.

Аналогичного типа картины можно получать от тонких игольчатых кристаллов, в которых преимущественно ориентированы оси игл, например, при вытягивании или выдавливании образца, в тонкие стержни, или также при некоторых специальных процессах роста. В таком случае преимущественную ориентацию имеет обычно ось реального пространства (ось с, а не ). Падающий пучок тогда обычно перпендикулярен оси волокна и дает дифракционную картину, которая одинакова с типичной рентгенограммой вращения кристалла.