рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Компьютерное моделирование рассеяния рентгеновских лучей на молекулах и фрагментах кристаллических структур

Работа сделанна в 2008 году

Компьютерное моделирование рассеяния рентгеновских лучей на молекулах и фрагментах кристаллических структур - Реферат, раздел Физика, - 2008 год - Рассеяние рентгеновских лучей на молекулах фуллерена Компьютерное Моделирование Рассеяния Рентгеновских Лучей На Молекулах И Фрагм...

Компьютерное моделирование рассеяния рентгеновских лучей на молекулах и фрагментах кристаллических структур. В настоящей работе проводился расчет характеристик рентгеновского излучения, рассеянного конечным множеством атомов в условиях дифракции Фраунгофера.

Первичное рентгеновское излучение представлялось плоской монохроматической волной с определенным волновым вектором k0 и длиной волны. Угловое распределение интенсивности рентгеновских лучей, рассеянных на конечном множестве атомов, представляется функцией I , Ф , зависящей от двух углов - полярного и азимутального Ф. Углы и Ф определяют направление на детектор рассеянных рентгеновских лучей, которое в условиях дифракции Фраунгофера совпадает с волновым вектором k рассеянной рентгеновской волны. Полярный угол отсчитывается от направления волнового вектора k0 первичной рентгеновской волны.

Азимутальный угол Ф откладывается в плоскости, перпендикулярной вектору k0. Азимут Ф представляет собой угол между проекцией волнового вектора k рассеянной волны на эту плоскость и произвольно выбранной азимутальной оси. Набор значений функции I , Ф для всевозможных значений аргументов и Ф часто называется дифракционной картиной. В нашей задаче рассматривается рассеяние рентгеновских лучей в переднюю полусферу.

Следовательно, полярный угол принадлежит диапазону 0 2 Азимутальный угол Ф принимает значения в интервале 0, 2 В качестве рассеивателей рассматривались молекулы и небольшие фрагменты кристаллов, т.е. трансляционно упорядоченных атомных структур.

Месторасположение всех атомов задавалось с помощью декартовой системы координат, ось Z которой совмещалась по направлению с волновым вектором k0. Так как задача решалась в рамках приближения дифракции Фраунгофера, то интенсивность рассеянного рентгеновского излучения представлялась формулой 3.37 . Алгоритм расчета углового распределения интенсивности рентгеновского излучения в условиях дифракции Фраунгофера был реализован в виде оригинальной компьютерной программы на алгоритмическом языке Object Pascal, разработанной в интегрированной среде Delphi-7. Программа позволяет задавать значения химического номера атомов для расчета функции атомного фактора, длины волны рентгеновских лучей.

Координаты центров атомов облучаемых объектов т.е. рассеивателей предварительно записывались во внешние файлы.

В программе предусмотрена возможность выбора облучаемого объекта из заданного набора рассеивателей.

Так как в качестве рассеивающих объектов используются как молекулы, так и фрагменты кристаллов, то входными параметрами программы также являются кристаллохимические радиусы атомов и радиусы сферически симметричных молекул кластеров. Для расчета дифракционной картины диапазоны полярного и азимутального Ф углов разбиты на интервалы и Ф соответственно, количество которых задается пользователем.

Для каждого интервала задано значение угла, согласно следующим формулам l l, l 1, n, Фm m Ф, m 1, nФ, 4.8 где nl и nm - количество интервалов разбиения полярного и азимутального углов соответственно. Числа nl и nm связаны с длинами интервалов и Ф следующими соотношениями n ? 2 и nФ 2? 4.9 Таким образом компьютерная программа позволяет рассчитать угловое распределение интенсивности рассеянных рентгеновских лучей в виде двумерного массива значений Il, m I l, m . 4.10 Величины и Ф определяют дискретность расчета дифракционной картины. Аргументы функции углового распределения интенсивности рентгеновского излучения 4.10 , рассеянного исследуемым образцом, т.е. значения углов l и m l 1 n m 1, nФ , представляют собой точки на полусфере.

Моделирующая программа визуализирует рассчитанное угловое распределение интенсивности рассеянного рентгеновского излучения Ii, j в виде двумерной плоской полярной диаграммы дифракционной картины. Полярный угол откладывается по радиусу от центра картины, азимутальный угол Ф - по дуге окружности против часовой стрелки.

Величина интенсивности рассеянного излучения I l, m представляется различным цветом и оттенками. В данной программе используются пять основных цветов коричневый, красный, желтый, бирюзовый и синий. Коричневый цвет отвечает максимальной интенсивности излучения, темно-синий - минимальной. Переход от одного основного цвета к следующему соответствует изменению интенсивности рассеянного излучения на порядок т.е. в 10 раз. Все рассчитанные угловые распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения нормируются на интенсивность центрального максимума. а б Рис.4.1. Дифракционные картины рентгеновских лучей, рассеянных молекулой фуллерена C60. Длина волны рентгеновского излучения а 1,54 A, б 0,71 A. Ось симметрии 5-го порядка молекулы C60 параллельна волновому вектору k0 первичной рентгеновской волны. а б Рис.4.2. Дифракционные картины рентгеновских лучей, рассеянных атомными кластерами. а икосаэдрический кластер, состоящий из атомов бора, ось симметрии 3-го порядка параллельна волновому вектору k0 б остаэдрический кластер, состоящий из атомов кремния, ось симметрии 4-го порядка параллельна волновому вектору k0 Длина волны рентгеновского излучения 0,71 A. На рис.4.1 4.2. приведены примеры полярных диаграмм углового распределения интенсивности рассеянных рентгеновских лучей для разных рассеивателей и длин волн рентгеновского излучения.

На всех полярных диаграммах углового распределения интенсивности рассеянных рентгеновских лучей в центре дифракционной картины т.е. в окрестностях полярного угла 0 расположен центральный дифракционный максимум, интенсивность которого пропорциональна квадрату количества атомов рассеивающего образца.

Компьютерное моделирование рассеяния рентгеновских лучей позволило установить, что поворотная симметрия дифракционной картины соответствует точечной симметрии атомного кластера. Точнее говоря, если ось симметрии n-го порядка атомного кластера параллельна волновому вектору k0 первичной рентгеновской волны, то дифракционная картина обладает поворотной симметрией n-го порядка относительно центра картины, т.е. точки с 0. Дифракционные картины рентгеновских лучей, рассеянных на фрагментах кристаллов, состоящих из многоатомных молекул, имеют более сложный вид. На рисунках 4.3 4.5. приведены некоторые характерные примеры. аб Рис.4.3. Дифракционная картина рентгеновских лучей, рассеянных фрагментом примитивной кубической решетки, содержащей в узлах молекулы фуллерена C60. Рассеивающий фрагмент содержит 8 молекул фуллерена C60. Длина волны рентгеновского излучения а 1,54 A, б 0,71 A. Оси симметрии 5-го порядка молекул C60 параллельны волновому вектору k0 первичной рентгеновской волны. аб Рис.4.4. Дифракционная картина рентгеновских лучей, рассеянных фрагментом примитивной кубической решетки, содержащей в узлах молекулы фуллерена C60. Рассеивающий фрагмент содержит 27 молекул фуллерена C60. Длина волны рентгеновского излучения а 1,54 A, б 0,71 A. Оси симметрии 5-го порядка молекул C60 параллельны волновому вектору k0 первичной рентгеновской волны. аб Рис.4.5. Дифракционная картина рентгеновских лучей, рассеянных фрагментом гранецентрированной кубической решетки, содержащей в узлах молекулы фуллерена C60. Рассеивающий фрагмент содержит 14 молекул фуллерена C60. Длина волны рентгеновского излучения а 1,54 A, б 0,71 A. Оси симметрии 5-го порядка молекул C60 параллельны волновому вектору k0 первичной рентгеновской волны.

Легко видеть, что дифракционные картины рентгеновских лучей, рассеянных фрагментами кристаллов, вообще говоря, теряют поворотную симметрию свойственную отдельным молекулам или атомным кластерам.

Для исследования симметрийных особенностей дифракционных картин типа представленных на рис.4.3 4.5. целесообразно использовать расчеты поворотной псевдосимметрии. 3.1.3.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Рассеяние рентгеновских лучей на молекулах фуллерена

Существенно, что координата может быть не только декартовой, но и углом и т.д. Существует множество разновидностей периодического движения. Например, таковым является равномерное движение материальной точки по… Важным типом периодических движений являются колебания, в которых материальная точка за период T дважды проходит…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Компьютерное моделирование рассеяния рентгеновских лучей на молекулах и фрагментах кристаллических структур

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Сложение двух гармонических колебаний с одинаковыми амплитудами и частотами
Сложение двух гармонических колебаний с одинаковыми амплитудами и частотами. Рассмотрим пример звуковых волн, когда два источника создают волны с одинаковой амплитудами A и частотами На расстоянии

Распространение колебаний в материальной среде
Распространение колебаний в материальной среде. Рассмотрим колебания в материальной среде. Одним из примеров является колебание поплавка на поверхности воды. Если в роли наблюдателя выступит

Дифракция и интерференция волн
Дифракция и интерференция волн. Типичными волновыми эффектами являются явления интерференции и дифракции. Первоначально дифракцией называлось отклонение распространения света от прямолинейного напр

Интерференционная картина от n источников расположенных на одной прямой
Интерференционная картина от n источников расположенных на одной прямой. Рассмотрим распределение интенсивности излучения, создаваемого n когерентными точечными источниками монохроматических волн.

Дифракция Фраунгофера рентгеновских лучей на атомах кристалла
Дифракция Фраунгофера рентгеновских лучей на атомах кристалла. Пусть на кристаллический образец направлен поток рентгеновских лучей с определенной длиной волны. В физических исследованиях при расши

Поворотная псевдосимметрия дифракционных картин
Поворотная псевдосимметрия дифракционных картин. Симметрией называется инвариантность физической или геометрической системы по отношению к различного рода преобразованиям. Различные типы сим

Псевдосимметрия дифракционных картин рассеяния рентгеновских лучей на фрагментах кристаллов фулеритов
Псевдосимметрия дифракционных картин рассеяния рентгеновских лучей на фрагментах кристаллов фулеритов. Согласно методике, изложенной в предыдущем разделе, были проведены анализ степени инвариантнос

Определение комплексного числа
Определение комплексного числа. При рассмотрении действительных чисел оказалось, что нельзя найти такое число, квадрат которого равен -1 . Для того чтобы задачи с использованием этого числа были ра

Геометрическая интерпретация комплексных чисел
Геометрическая интерпретация комплексных чисел. Всякое действительное число можно изобразить точкой на прямой. Для этого используют горизонтальную или действительную ось. Значит можно графич

Определение координат вершин шестидесятигранника
Определение координат вершин шестидесятигранника. Для того чтобы найти координаты шестидесятигранника, необходимо сначала рассмотреть икосаэдр. Икосаэдр имеет 12 вершин. Впишем его в

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги