Document 423094

Министерство образования и науки РФ. Федеральное Агентство по образованию
___________________________________________________________________________________________
Программа курсов повышения квалификации
«СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕНТГЕНОВСКОГО
ФАЗОВОГО АНАЛИЗА»
Разработчики:
докт. геол.-мин. наук, проф. Е.Н. Котельникова
докт. геол.-мин. наук, проф. С.К. Филатов
Рецензент:
I. Задачи и цели программы
1. Цель дисциплины: формирование навыков самостоятельного проведения
рентгеновского фазового анализа для
работников исследовательских и
производственных лабораторий.
2. Задачи курса: обучение слушателей физическим основам метода, принципам
работы на рентгеновских дифрактометрах, методике и технике рентгеновского
фазового анализа.
3. Место курса в повышении квалификации и профессиональной подготовке:
данный курс является базовым, профессионально-ориентированным, развивающим у
слушателей навыки разработки и использования методики и техники рентгеновского
фазового анализа.
II. Содержание программы
ВВЕДЕНИЕ: краткий обзор современного состояния рентгеновского фазового
анализа, задачи и план курса.
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИИ И КРИСТАЛЛОХИМИИ
Точечные группы симметрии (32). Индексы (миллеровские) граней (hkl). Решетки
Браве (14). Пространственные (федоровские) группы симметрии (230). Правильные
системы точек. Погасания рефлексов. Закон Фределя. Дифракционные (лауэвские)
классы симметрии (11). Дифракционные группы симметрии (120). Параметры
элементарной ячейки. Символы рентгеновского отражения (символы интерференции
hkl). Обратная решетка. Сфера отражения (сфера Эвальда). Кристаллические структуры
простых веществ. Плотнейшие упаковки. Изоморфизм. Пределы твердых растворов.
Полиморфизм. Полиморфные модификации. Термические деформации. Фазовые
______________________________________________________________________________________________
Санкт – Петербургский Государственный университет. Химический факультет.
Центр дополнительных образовательных программ.
Санкт – Петербург, 2007
Министерство образования и науки РФ. Федеральное Агентство по образованию
___________________________________________________________________________________________
переходы. Типы конденсированных фазовых состояний. Особенности кристаллохимии
неорганических и органических веществ.
Раздел 2. ОСНОВЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ФАЗОВОГО АНАЛИЗА
Свойства рентгеновских лучей. Белый спектр. Характеристический спектр. Получение
рентгеновских лучей. Геометрия дифракции рентгеновских лучей. Схема дифракции в
порошковом методе. Формула Брегга-Вульфа. Способы регистрации рентгеновских
лучей: фотометод и дифрактометрия. Подготовка образца к съемке. Режимы съемки
рентгенограмм. Эталонирование по углам отражения. Измерение углов отражения и
относительных интенсивностей максимумов. Расчет межплоскостных расстояний.
Индицирование отражений. Квадратичные формы для разных сингоний.
Идентификация вещества. Банк порошковых дифракционных данных. Расчет
параметров элементарной ячейки.
Раздел
3.
АППАРАТУРА
И
МЕТОДЫ
РЕНТГЕНОВСКОЙ
ДИФРАКТОМЕТРИИ
ПОЛИКРИСТАЛЛОВ
Принципы
порошковой
дифрактометрии.
Устройство
дифрактометра.
Инструментальные методы и процедуры. Анализ дифракционных данных на
персональном компьютере. Уточнение кристаллических структур с использованием
порошковых дифракционных данных.
Раздел 4. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ
Основные положения КРФА. Методы КРФА, использующие разделенные
рентгеновские максимумы определяемых компонентов. Методы КРФА, использующие
наложенные максимумы. Ошибки определения концентраций, порог чувствительности.
Этапы проведения анализа.
Раздел 5. АЛГОРИТМЫ ПОРОШКОВЫХ МЕТОДОВ РЕНТГЕНОГРАФИИ
1. Первичная обработка экспериментальных данных. Определение точек фона и
аппроксимация фона. Определение характеристик рентгеновских пиков. Уточнение
характеристик рентгеновских пиков. 2. Индицирование порошковых рентгенограмм. 3.
Вычисление параметров элементарной ячейки по порошковым рентгенограммам. 4.
Комплекс программ порошковой рентгенографии PDWin: строение, приемы работы.
Раздел 6. КОМПЛЕКСЫ ПРОГРАММ И БАНКИ ДАННЫХ
Описание и работа с пакетами программ PDWin и др. для рентгеновского фазового
анализа. Банки рентгенофазовых данных: ICDD (International Centre of Diffraction Data),
PDWin (Powder Diffraction for Windows) и др. Обработка дифракционной картины.
Определение вещества. Индицирование. Расчет параметров элементарной ячейки.
Основные представления о банках рентгеноструктурных данных: органические
соединения – банк CSD (Cambridge Structural Database), неорганические соединения –
банк ICSD (Inorganic Crystal Structure Database).
______________________________________________________________________________________________2
Санкт – Петербургский Государственный университет. Химический факультет.
Центр дополнительных образовательных программ.
Санкт – Петербург, 2007
Министерство образования и науки РФ. Федеральное Агентство по образованию
___________________________________________________________________________________________
Раздел 7. АППАРАТУРА И МЕТОД ТЕРМОРЕНТГЕНОГРАФИИ
Температурные приставки к порошковому дифрактометру. Препараты для
терморентгенографии. Подготовка и режимы съемки. Вычисление параметров
элементарной ячейки при разных температурах, эталонирование по углам отражения.
Аппроксимация температурной зависимости структурных параметров кристаллов.
Возможности регистрации фазовых переходов. Вычисление коэффициентов теплового
расширения и параметров тензора термических деформаций, построение фигур
коэффициентов теплового расширения. Возможности терморентгенографии для
изучения диаграмм состояния. Основные представления о закономерностях
высокотемпературной кристаллохимии.
Раздел 8. СЪЕМКА И ОБРАБОТКА СТАНДАРТНОЙ РЕНТГЕНОГРАММЫ ПОРОШКА
Выбор условий съемки и съемка на дифрактометре в шаговом режиме. Учет фона,
выделение пиков, удаление 2-пиков, разделение наложенных пиков; измерение
положения пиков, учет систематических ошибок; измерение интенсивности пиков.
Уточнение индицирования и определение параметров элементарной ячейки методом
НК. Вычисление расчетной дебаеграммы по структурным данным. Составление
карточки вещества.
Раздел 9. ОСОБЕННОСТИ РЕНТГЕНОВСКОГО ФАЗОВОГО АНАЛИЗА РАЗЛИЧНЫХ
МИНЕРАЛОВ И МАТЕРИАЛОВ
Программа этого раздела будет учитывать персональный интерес слушателя к какойлибо группе минералов или материалов. Например, в случае интереса к глинистым
минералам, программа будет включать следующие пункты. Основные представления о
кристаллохимии слоистых силикатов и алюмосиликатов: классификация, изоморфизм,
политипия, смешанослойность, слоевая и катионная упорядоченность. Способы
приготовления ориентированных и разориентированных препаратов. Методики
химической и термической обработок препаратов. Режим съемки. Идентификация
глинистых минералов.
III. Распределение часов курса по темам и видам работ
№
п/п
1
2
3
4
НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ И РАЗДЕЛОВ
Основные положения кристаллографии и
кристаллохимии
Основы рентгеновского фазового анализа
Аппаратура и методы рентгеновской
дифрактометрии поликристаллов
Количественный рентгеновский фазовый
анализ
Аудиторные занятия (часов)
ВСЕГО
(часов)
Лекции
12
8
4
-
14
10
4
-
16
12
-
4
10
6
-
4
Семинары
Практикум
______________________________________________________________________________________________3
Санкт – Петербургский Государственный университет. Химический факультет.
Центр дополнительных образовательных программ.
Санкт – Петербург, 2007
Министерство образования и науки РФ. Федеральное Агентство по образованию
___________________________________________________________________________________________
6
Алгоритмы
порошковых
методов
рентгенографии
Комплексы программ РФА и банки данных
7
Аппаратура и метод терморентгенографии
8
Съемка
и
обработка
стандартной
рентгенограммы порошка
Особенности РФА различных минералов и
материалов
5
9
10
ИТОГО
10
6
-
4
8
4
4
-
8
4
-
4
10
6
-
4
8
4
-
4
96
60
12
24
IV. Формы контроля: - итоговый междисциплинарный экзамен по программе
V. Учебно-методическое обеспечение курса.
Рекомендуемая литература:
1. Д.М. Хейкер, Л.М. Зевин. Рентгеновская дифрактометрия. М.: Изд-во физ.мат. лит-ры. 1963. 380 с.
2. Руководство по рентгеновскому исследованию минералов. Коллектив
авторов, под ред. В.А. Франк-Каменецкого. Л.: Недра. 1975. 399 с.
3. Рентгенография основных типов породообразующих минералов. Коллектив
авторов, под ред. В.А. Франк-Каменецкого. Л.: Недра. 1983. 359 с.
4. С.К. Филатов. Высокотемпературная кристаллохимия. Л.: Недра. 1990. 288 с.
5. Д.Ю. Пущаровский. Рентгенография минералов. М.: ЗАО «Геоинформмарк».
2000. 296 с.
______________________________________________________________________________________________4
Санкт – Петербургский Государственный университет. Химический факультет.
Центр дополнительных образовательных программ.
Санкт – Петербург, 2007