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Röntgen-Topographie

 
     
  Röntgenbeugungsverfahren zum Nachweis von Kristallbaufehlern (Realkristall). Es wird die Intensität eines bestimmten Röntgenreflexes aus verschiedenen Teilbereichen eines Kristalls registriert. Gestörte und ungestörte Gebiete eines Kristalls liefern unterschiedliche Beugungsintensitäten und man beobachtetet innerhalb eines Reflexes Intensitätskontraste, die ein Bild der örtlichen Verteilung der Baufehler darstellen. Man unterscheidet zwischen Orientierungs- und Extinktionskontrast. Orientierungskontrast entsteht durch missorientierte Bereiche in einem sonst perfekten Kristall, wenn der Winkel der Missorientierung grösser ist als die Winkeldivergenz des Primärstrahles. Für die missorientierten Teile ist dann die Beugungsbedingung im Gegensatz zum übrigen Kristall nicht erfüllt. Der Extinktionskontrast hat seine Ursache in der Störung der idealen Kristallstruktur um einen Kristallbaufehler, wie z.B. um eine Versetzung. Die quantitative Auswertung erfordert einen Vergleich mit den aus der Dynamischen Theorie der Röntgenbeugung berechneten Beugungsintensitäten, die für eine Idealstruktur gelten. Die wichtigsten experimentellen Untersuchungsmethoden sind die Berg-Barrett-Methode, die Lang-Methode und die Doppelkristall-Methode.


a) Berg-Barrett-Methode (Abb. 1): Der Kristall wird von einer ausgedehnten Röntgenquelle mit monochromatischer Strahlung beleuchtet und so orientiert, dass für eine bestimmte Netzebenenschar die Braggsche Beugungsbedingung erfüllt ist. Wegen der grossen Divergenz des einfallenden Strahls bei dieser Methode ist sie unempfindlich gegen Orientierungskontrast. Es können aber einzelne Versetzungslinien beobachtet werden. b) Lang-Methode (Abb. 2): Die Lang-Methode ist die am weitesten verbreitete Technik für Transmissions-Topographie. Man blendet mit einem Kollimatorsystem einen Primärstrahl mit kleiner Winkeldivergenz von rund 5·10-4 rad aus. Kristall und Film werden synchron über den Primärstrahl bewegt (Projektionstopographie). Die Methode ist empfindlich auf Orientierungs- und Extinktionskontrast. c) Doppelkristall-Methode: Diese Technik benutzt zwei Kristalle, die so orientiert sind, dass beide die Braggsche Beugungsbedingung (Braggsche Gleichung) erfüllen. Abb. 3 zeigt eine sog. (+-)-Anordnung. Der zweite Kristall wird meistens so orientiert, dass die Beugungsbedingung auf der steilen Flanke des Reflexprofiles erfüllt ist. Dann ist die Methode extrem empfindlich für eine Änderung der Netzebenenabstände Δd/d und Missorientierungen. Es können relative Änderungen von Δd/d ≈ 10-8 und Verkippungswinkel von 0,1 Bogensekunden beobachtet werden.

Röntgen-TopographieRöntgen-Topographie 1: a) Reflexions-Berg-Barrett-Methode, b) Transmissions-Berg-Barrett-Methode.

Röntgen-TopographieRöntgen-Topographie 2: Lang-Methode.

Röntgen-TopographieRöntgen-Topographie 3: Doppelkristall-Methode.
 
 

 

 

 
 
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