Способ определения кристаллографических координат поверхностей кристаллических тел Советский патент 1992 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к физическому материаловедению и может быть использовано для изучения морфологии кристаллических тел. .

Известен способ определения кристаллических тел, заключающийся в укреплении кристаллодержателя с кристаллическим телом на подвижной подставке двукружного отражательного гониометра, включении светового луча, юстировке и центрировке кристаллического тела, систематическом вращении его вокруг вертикальной t; горизонтальной осей с визуальным определением в оптической трубе отраженных лучей от гранных поверхностей кристаллического тела и снятии отсчетов по вертикальному и горизонтальномулимбам, дающих сферические координаты гранных поверхностей, по которым определяют их кристаллографические координаты .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ фото гониометрического определения кристаллографических координат гранных поверхностей кристаллических тел, включающий размещение кристаллического тела в фокусе параболического зеркала в необходимой ориентировке, воздействие на него световым потоком и фиксацию отраженных от его граней поверхностей лучей на светочувствительной пленке, по расположению которых определяют кристаллографические координаты гранных поверхностей.

гаД

Недостатком данного способа является невозможность определения кристаллографических координат поверхностей любых неограниченные кристаллических тел вследствие невозможности визуального определения их осей симметрии для необходимой ориентировки кристаллических тел относительно светового луча. При невозможности показать на светочувствительной пленке направление осей координатного репера кристаллического тела определение координат поверхностей не представляется возможным.

Цель изобретения - повышение эффективности морфологического исследования благодаря получению более полной информации и расширение области применения способа за счет обеспечения возможности определения кристаллографических координат гранных поверхностей любых неограненных кристаллических тел (зерен).

Цель достигается тем, что в способе определения кристаллографических координат поверхностей кристаллических тел, включающем размещение кристаллического тела в фокусе параболического зеркала, воздействие на него световым потоком и фиксацию отраженных от его гранных поверхностей лучей на светочувствительной фотопленке, после фиксации отраженных лучей на светочувствительной фотопленке на кристаллическое тело, не изменяя, его пространственной ориентировки, направляют полихроматический пучок рентгеновских лучей, регистрируют лауэ- дифракционную картину на пленке, однозначно ориентированную относительно светочувствительной пленки, устанавливают положение кристаллографических осей изучаемого кристаллического тела в системе координат, связанной со светочувствительной пленкой, и находят пространственное положение нормалей к гранным поверхностям по положению пятен на светочувствительной пленке и установленному положению кристаллографических осей.

На фиг.1 схематически показано устройство фотогониометра с параболическим зеркалом; на фиг.2 - устройство для рентгеновской съемки неподвижно укрепленного кристаллического тела; на фиг.З - графическое определение координат X и Y следа светового луча на гномонической проекции поверхностей кристаллического тела; на фиг.4 - распространение рентгеновских лучей при проведении рентгеновской съемки, Фотогониометр (фиг.1) состоит из неподвижно укрепленного источника 1 света, Перед ним располагается зеркало 2 (параболическое) с отверстием в центре для Прохождения световых лучей. На выходной стороне зеркала установлена касе ёта 3, предг адляющая собой прямоугольную пластинкуиз органического стекла с отверстием на оси зеркала. В зазоре между краем зеркала с пластинкой помещается светочувствительная пленка. Кристаллодержатель 4 состоит из цилиндрического стержня, име0 ющего возможность перемещаться вдоль оси прибора и вращаться. На переднем торце кристаллодержателя устанавливается магнитный кристаллоносец 5, представляющий собой магнитную цилиндрическую пла5 стину с укрепленным на ней пластилиновым конусом, к которому крепится кристалл 6. (стрелкой показано направление хода первичного и отраженного световых лучей). В качестве источника 1 света можно ис0 пользовать лазер или коллиматор.

Устройство для рентгеновской съемки (универсальная камера КРОН-2, стандартная камера КРОС) состоит из рентгеновской трубки 7 (фиг.2). Перед ней на подставке 9,

5 перпендикулярно оси трубки, укрепляется кассета 8 с центральным отверстием для прохождения рентгеновского луча, в кото рую вставляется рентгеновская, пленка. На той же подставке устанавливается -металл ик

0 ческая пластина 10 с расположенным на оси прибора магнитным кристаллоносцем 5 и укрепленным на нем кристаллом 6. Расстояние от кассеты до кристалла .35 мм (стрелкой показано направление хода

5 рентгеновских лучей);

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Кристаллическое тело 6 укрепляют с помощью пластилина на торце магнитного

0 кристаллоносца 5, который переносят на конец кристаллодержателя 4. В кассету 3 вставляют светочувствительную пленку. С помощью кристаллодержателя кристаллическое тело вводят в фокус зеркала 2, вклю5 ченйем источника 1. света экспонируют фотоснимок. На кристаллоносце отмечают вертикальное направление. Затем кристаллоносец с кристаллическим телом, не изме- нйя его пространственной .ориентировки,

0 укрепляют на металлической пластине 10 и помещают в рентгеновскую камеру. В кассету 8 вставляют рентгеновскую пленку. Включением рентгеновской трубки 7 некоторое время производят экспонирование

5 рентгеновской пленки.

При освещении кристаллического тела (многогранника) параллельным пучком Световых лучей от различно ориентированных участков его поверхности наблюдается отражение первичных лучей, угол р падения

лучей равен,углу отражения. При вторичном отражении этих лучей от параболического зеркала они попадают на светочувствительную фотопленку. Положение следов лучей на плоскости фотопленки определяется, с помощью модифицированного полярного уравнения параболы

+ ecos2p

где Р- параметр параболы;

е- эксцентриситет.

Координаты следов лучей на пленке определяются по формуле

y l-sln2jO x l-cos2p(2)

, Р vsln2p

y-lWcosTp

(3)

Уравнение (3) соответствует аналитическому выражению гномонической проекции поверхностей кристаллического тела. Зная Р параболы и измерив по снимку у, определяют р (фиг.З). Однако, поскольку неизвестна ориентировка осей координатного репера кристаллического тела относительно первичного луча, вычисленный угол р не является истинным. Для получения истинного рист необходимо определить пространственную ориентировку кристаллического тела. Для этого, не изменяя его пространственной ориентировки кристаллическое тело вместе с кристаллонос- цем переносят в рентгеновскую камеру и укрепляют на специальной подставке. Включают рентгеновский пучок, снимают лауэграмму. Падая на кристаллическое тело, рентгеновский луч длиной волныА отразится от одной из кристаллических плоскостей ЬЙ лишь под таким углом а, который будет удовлетворять уравнению Вульфа-гБрегга,

Отраженные от этих плоскостей лучи фиксируются на рентгеновской пленке, причем угол а падения (или отражения) можно определить исходя из соотношения

1920 .

где I - расстояние пятна до центра рентгенограммы,

D - расстояние от кристаллического тела до рентгеновской пленки (фиг.4).

Расположение следов рентгеновских лучей на рентгеновской пленке зависит от тогб, как ориентированы соответствующие плоскости относительно первичного пучка.

По полученной лауэграмме определяют ориентировку кристаллического тела. Для этого по формуле (1) определяют углы, характеризующие положения отражающих плоскостей на стереографической проекции. С их помощью строят стереографическую проекцию кристаллического тела в изучаемой ориентировке.Путем измерения углов между плоскостями на полученной стереографической проекции и сравнивая 5 их с наиболее характерными углами между гранями идеального кристалла данного кристаллического тела определяют характерные углы, плоскости и оси координатного репера кристаллической решетки, присваи- 10 вают им соответствующие индексы и вычисляют их угловые координаты р (л (р.

Зная направление оси координатного репера кристаллического тела определяют истинные значения углов рист либо графи- 15 чески, сравнивая полученную .на светочувствительной .пленке тномоническую проекцию кристаллического вещества с гномонической проекцией идеального кристалла того же вещества в исследуемой

0 установке, либо математически, рассчитав полученные на светочувствительной пленке углы в новой системе координат, взяв ось координатного репера высшего порядка за ocbZ.

5 Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что он обеспечивает возможность определения кристаллографических координат поверхностей любых неограненных кристаллических тел.

0 В лабораторной установке, реализующей предлагаемый способ, использовался фотогониометр с параболическим зеркалом и рентгеновская установка УРС-50. В качестве источника света в фотогониометре ис5 пользовался гелиевый лазер, образующая параболического зеркала - 5 см, диаметр -15 см. При получении фотоснимков с помощью фотогониометра использовалась фотопленка ФТ-41, чувств.

0 0,75 ед.

Как показали лабораторные испытания, время, необходимое для морфологического изучения партии сырья драгоценных и полудрагоценных камней из 100 шт. (из них 30%

5 кристаллы) равно времени визуального ми: нералогического описания (частично с помощью фотогониометра), одна при этом вся . партия сырья (100 шт.) подготовлена к операциям обработки. В случае визуального

0 минералогического описания в обработку поступает только около 30% сырья, а 70% бракуется. Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает высокий коэффициент использования первично5 го сырья при подготовке его к обработке.

Формула изобретен и я Способ определения кристаллографических координат поверхностей кристаллических тел, заключающийся а том, что кристаллическое тело размещают а фокусе параболического зеркала, направляют на него световой пучок и фиксируют на светочувствительной пленке пятна от лучей, отраженных от плоскостей огранки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности морфологического исследования благодаря получению более полной информации, на кристаллическое тело, не изменяя его пространственного положения, направ ляют полихроматический пучок рзнтгено)Л

I/ .Л .

.

/

0

вских лучей, регистрируют лауэ-дифрак- ционную картину на пленку, однозначно ориентированную относительно светочувствительной пленки, устанавливают положение кристаллографических осей изучаемого кристаллического тела в системе координат, связанной со светочувствительной пленкой, и находят пространственное положение нормалей огранки по положению пятен на светочувствительной пленке и установленному положению кристаплофафмвеэеких осей.

fV

н

Изобретение относится к физическому материаловедению и может быть использовано для изученкя морфологии кристаллических тел, Цель изобретения - повышение эффективности морфологического исследования благодаря получению более полной информации. Сущность способа состоит в том, что неограненный образец-после его контроля фотогониометричесшм способом помещают, не изменяя пространственного положения относительно установочных элементов устройства, в рентгеновскую камеру, После рентгенографир вания зарегистрированную дифракционную картину сопоставляют с картой световых пучков, полученной на фотогониометре. Найдя затем соответствие между каждым световым пятном, полученным от граней, скола, и кристаллографическими осями, найденными рентгенографически, получают точную информацию о кристаллографии граней.ско- лов, 4 ил. С ю

0W.7

Фи-г.З

Фиъ.г

иг.Ч