СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ Советский патент 1940 года по МПК G01N21/47 

При теоретических исследованиях и на производстве часто встречается необходимость определить структуру данного кристаллического тела. Существующие методы для определения структуры (с помощью рентгеновских лучей, поляризационного и отражательного микроскопа, гониометра, дифракции электронов, фигур травления и т.д.) часто оказываются очень сложными и дорогими, а в некоторых случаях с помощью их вовсе нельзя изучить структуру или детали структуры данного кристаллического тела. Так, например, вид симметрии кристаллов льда остается не выясненным до настоящего времени, так как кристаллы льда с естественными гранями, которые можно было бы исследовать на гониометре, до сих пор не обнаружены.

Предлагаемый способ определения структуры кристаллических тел заключается в том, что поли- или монокристаллический блок данного вещества помещают в пары этого же или соответствующего другого вещества, которые, осаждаясь на блоке, образуют на нем мелкие (иногда микроскопические) кристаллы, ориентированные соответственно ориентировке кристаллографических осей того участка блока, на котором они образовались. Исследуя характер и углы отражения луча от какого-либо источника света гранями этих кристаллов, получают данные о величине и ориентировке отдельных монокристаллов, составляющих данный блок, о структуре этих кристаллов (мозаичности, трещиноватости и наличии двойников), классе их симметрии и минералогическом составе.

Каждый кристалл, образовавшийся путем сублимации, обычно покрыт многочисленными мелкими (часто невидимыми даже в лупу) гранями. Присутствие этих граней и их символы легко определить по суммарной интенсивности и углу отражения света в данном направлении от какого-либо источника света идентичными (одного и того же символа) гранями отдельных кристаллов, образовавшихся на каком-либо монокристальном участке блока. Благодаря этому явлению отдельные неодинаково ориентированные монокристальные участки блока кажутся различно освещенными, и граница между ними очень резко видна невооруженным глазом. Одинаково ориентированные участки поликристаллического блока кажутся одинаково освещенными.

Наличие полутеней на отдельных участках монокристального участка блока, рассматриваемого под таким углом зрения к источнику света, что он кажется наиболее освещенным (дает наиболее яркий «зайчик»), т.е. получение наибольшей интенсивности отражения света от отдельных участков монокристального участка блока (покрытых мелкими кристалликами, образовавшимися путем сублимации) при незначительном смещении глаза или поворота блока (на доли градуса или несколько градусов) свидетельствует о наличии в монокристальном участке блока мозаичной структуры. Также легко и аналогично определяется присутствие в монокристальных участках блока двойников, трещин и включений (выступающих на поверхность этих участков). Исследование на гониометре углов, при которых данный монокристальный участок блока, покрытый мелкими кристаллами, образовавшимися путем сублимации, кажется освещенным наиболее ярко, позволяет определить символы граней этих кристалликов, а отсюда - вид симметрии и само вещество монокристального участка блока.

Аналогичные результаты можно получить, если кристаллический блок данного вещества поместить в пары не этого же, а какого-либо другого вещества, кристаллы которого образуют с кристаллами исследуемого вещества закономерные сростки (у которого расстояние между узлами пространственной решетки в определенных направлениях отличается не более, чем на 12% от расстояния между узлами пространственной решетки в соответствующих направлениях исследуемого вещества).

Во многих случаях предлагаемый способ дает точные (особенно для практических целей) результаты и является очень простым и быстрым. Так, например, исследование структуры льда, имеющее большое научное и практическое значение, поскольку структура влияет на прочность и скорость таяния льда, до сих пор проводилась с помощью поляризационного микроскопа, что очень сложно, неудобно и дорого (делать шлифы и исследовать их приходится при температуре ниже 0°). Используя предлагаемый способ (при образовании инея на открытом воздухе или в специальном холодильнике), структуру льда можно узнать очень точно, просто и быстро.

Предлагаемым способом на одном кристалле можно получить и изучить все возможные для данного кристалла грани. При этом для исследования структуры блока не требуется шлифовки и полировки его.

Способ определения структуры кристаллических тел, отличающийся тем, что поли- или монокристаллический блок исследуемого вещества помещают в пары этого или соответствующего другого вещества и, путем наблюдения характера и углов отражения света от граней осажденных из паров на блоке кристаллов, определяют величину и ориентировку, класс симметрии и тому подобные свойства монокристаллов, составляющих исследуемый блок.