Crystallography_2013partII.ppt
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金属学原理 第一章 晶体学(Crystallography)
材料科学基础
金属学
北京科技大学 材料科学与工程学院
第一章
晶体学(Crystallography)
现代使用的材料绝大部分是晶态(Crystalline)材料。 晶态材料包括单晶材料、多晶材料、微晶材料和液晶材 料等。我们日常使用的各种金属材料大部分是多晶材料。
天然晶体具有规则外形和宏观对称性
高分辨率电镜(High Resolution Electron Microscopy, HREM)直接 观察晶体中原子的规则排列。
晶体科学既是很多学科的基础,又是很多学科的边 缘和交叉,它包含广泛的内容: (1)晶体几何学(Geometrical Crystallography),研究晶体的外 表几何形状及它们之间的规律性; (2)晶体结构学(Crystallogy),研究晶体内部质点排列的规 律性以及晶体结构的不完整性; (3)晶体生成学(Crystallogeny),研究天然以及人工晶体的 发生、成长和变化过程及其机制; (4)晶体物理学(Crystallophysis):研究晶体的光学、电学、 力学等物理性质以及和它们相关的结构对称性; (5)晶体化学(Crystallochemistry),研究晶体的化学组成和晶 体结构与晶体物理化学性质间的关系。
1.2 点阵、晶体结构(Lattice, Crystal Structure)
晶体是由结构基元在空间呈不随时间变化的规则的三 维周期排列而形成的,因此,研究晶体微观结构的首要任 务就是研究周期排列的规律性。
在研究结构基元周期排列的规律性时,往往把结构基 元抽象为一个几何点。这样,结构基元的三维周期排列就 被抽象为点的三维周期排列(称空间点阵)。研究结构基 元的三维周期排列规律就可以转化为研究点的三维周期排 列规律。
金属学
北京科技大学 材料科学与工程学院
第一章
晶体学(Crystallography)
现代使用的材料绝大部分是晶态(Crystalline)材料。 晶态材料包括单晶材料、多晶材料、微晶材料和液晶材 料等。我们日常使用的各种金属材料大部分是多晶材料。
天然晶体具有规则外形和宏观对称性
高分辨率电镜(High Resolution Electron Microscopy, HREM)直接 观察晶体中原子的规则排列。
晶体科学既是很多学科的基础,又是很多学科的边 缘和交叉,它包含广泛的内容: (1)晶体几何学(Geometrical Crystallography),研究晶体的外 表几何形状及它们之间的规律性; (2)晶体结构学(Crystallogy),研究晶体内部质点排列的规 律性以及晶体结构的不完整性; (3)晶体生成学(Crystallogeny),研究天然以及人工晶体的 发生、成长和变化过程及其机制; (4)晶体物理学(Crystallophysis):研究晶体的光学、电学、 力学等物理性质以及和它们相关的结构对称性; (5)晶体化学(Crystallochemistry),研究晶体的化学组成和晶 体结构与晶体物理化学性质间的关系。
1.2 点阵、晶体结构(Lattice, Crystal Structure)
晶体是由结构基元在空间呈不随时间变化的规则的三 维周期排列而形成的,因此,研究晶体微观结构的首要任 务就是研究周期排列的规律性。
在研究结构基元周期排列的规律性时,往往把结构基 元抽象为一个几何点。这样,结构基元的三维周期排列就 被抽象为点的三维周期排列(称空间点阵)。研究结构基 元的三维周期排列规律就可以转化为研究点的三维周期排 列规律。
晶体学基础PPT课件
14
2.1.2 晶向指数和晶面指数
晶向:空间点阵中节点列的方向。空间中任两节点的 连线的方向,代表了晶体中原子列的方向。
晶面:空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面, 代表了晶体中原子列的方向。 c
阵点坐标 op ua vb wc
b
a
15
1. 晶向指数
c
求法:
1)确定坐标系
[101]
3! 4 4组,如{111} 3!
d)h k l 有一个为0,应除以2,则有
3! 4 12组,如{1 2 0} 2
有二个为0,应除以22,则有
3! 2!22
4
3组,如{1
0
0}
24
3.六方晶系指数
三坐标系 a1,a2,c
120°
四轴坐标系 a1,a2,a3,c
120°
120°
(h k i l ) [u v t w]
晶胞 原胞
差别:晶胞能完整反映晶体内部原 子或离子在三维空间分布;原胞一 般不能保持晶体结构的对称性
8
5.晶系与布拉菲点阵 七个晶系,14个布拉菲点阵
• 简单晶胞(初级晶胞):只有在平行六面体每个顶角上有一阵点 • 复杂晶胞: 除在顶角外,在体心、面心或底心上有阵点
9
5.晶系与布拉菲点阵 七个晶系,14个布拉菲点阵
第二章 固体结构 The structure of Solids
气态
物质
液态 固态
晶体:原子在空间呈有规则的周期性重复排列 非晶体: 原子在空间无规则排列
金的原子力 显微照片
1
高分辨率电镜直接观察晶体中原子的排列
2
※ 2.1 晶体学基础
晶体结构的基本特征:原子(或分子、离子)在三维空 间呈周期性重复排列,即存在长程有序
crystall ography
棱方晶系
正交晶系
单斜晶系
三斜晶系
8
Simple cubic
FCC
BCC
Simple tetragonal
BCT
Simple hexagonal
Trigonal
Orthorhombic
Based-center
BCO
FCO
9 Monoclinic Based-center Monoclinic Triclinic
11
Crystallographic plane 晶面
-- specified(规定,表示) by three Miller indices as (hkl). -- procedure employed in determination of h, k, and l index numbers is: (1) a new origin must be established at corner of another unit cell once the plane passes through selected origin.
6
seven crystal systems
-- crystals are found having seven different possible combinations 组合 of a, b, and c, and α , β, and γ, each of which represents a distinct crystal system. -- the seven crystal systems are
Fundamental Concepts in Crystallography
Quartz-crystal
正交晶系
单斜晶系
三斜晶系
8
Simple cubic
FCC
BCC
Simple tetragonal
BCT
Simple hexagonal
Trigonal
Orthorhombic
Based-center
BCO
FCO
9 Monoclinic Based-center Monoclinic Triclinic
11
Crystallographic plane 晶面
-- specified(规定,表示) by three Miller indices as (hkl). -- procedure employed in determination of h, k, and l index numbers is: (1) a new origin must be established at corner of another unit cell once the plane passes through selected origin.
6
seven crystal systems
-- crystals are found having seven different possible combinations 组合 of a, b, and c, and α , β, and γ, each of which represents a distinct crystal system. -- the seven crystal systems are
Fundamental Concepts in Crystallography
Quartz-crystal
Crystallography_2013partIII.ppt
! ! ! ∫ ρ (y )ρ (y − X )dy ! ! ! ! ! ! ! ! € = ∫ {[ ∫ ρ ( x ) exp(2πik • x )dx ][ ∫ ρ (− x ) exp(2πik • x )dx ]} exp(−2πik • X )dk ! ! ! ! = ∫ F (k )F * (k ) exp(−2πik • X )dk ! ! ! = ∫ I (k ) exp(−2πik • X )dk ! P(X ) =
Harker peaks and Harker sections
l Harker peaks: peaks in the Patterson map corresponding to vectors between spacegroup equivalent atoms l Harker sections: portions of the Patterson map that contain many such Harker peaks
Crystallography Course
part III, structure determination and refinement
Xiang Song 2013-12
Math preparation
l Representation of a wave on a complex plane
Methods to solve the phase problem
Protein structures
l Molecular Replacement (MR) l Single/Multiple Isomorphous Replacement (SIR/MIR) l Single/Multiple wavelength Anormalous Dispersion (SAD/MAD)
Harker peaks and Harker sections
l Harker peaks: peaks in the Patterson map corresponding to vectors between spacegroup equivalent atoms l Harker sections: portions of the Patterson map that contain many such Harker peaks
Crystallography Course
part III, structure determination and refinement
Xiang Song 2013-12
Math preparation
l Representation of a wave on a complex plane
Methods to solve the phase problem
Protein structures
l Molecular Replacement (MR) l Single/Multiple Isomorphous Replacement (SIR/MIR) l Single/Multiple wavelength Anormalous Dispersion (SAD/MAD)
晶面指数PPT幻灯片课件
正交点阵中一些晶面的晶面指数
17
在立方晶系中,具有相同指数的晶向和晶面 必定是互相垂直的。 [110]垂直于(110),[111]垂直于(111)。
立方晶系(001)面原子排列图
18en1d8
2.1.2.3 六方晶系指数 (1)晶面指数
a1=a2≠c α=β=90° γ=120°
2.1 晶体学基础
u v w 分别为沿三个点阵矢量的 平移量,是阵点P的坐标
晶向指数的表示方法 [uvw]
晶向指数的确定方法: 1、原点 坐标轴 长度单位 2、作平行于待定晶向的直线OP 3、距原点最近阵点P的坐标 4、化为最小整数
2
[_100][01_0][00_1] [100][010][001]
[111] [221] [-1-1-2]
39
2.1.3 晶体的对称性
2.1.3.1 对称元素
a.宏观对称元素
( 2 ) 对称面
与m对应的对称 操作是反映
立方晶系 {100}
对称面
40
在立方晶系中 {110}
2.1.3 晶体的对称性 2.1.3.1 对称元素
a.宏观对称元素
( 2 ) 对称面
[110]
41
2.1.3 晶体的对称性
2.1.3.1 对称元素 a.宏观对称元素
25
晶向族<11-20>
[U V W]与[ u v t w ] 互换关系为:
26
晶向族<1-213>
[1-213] [0-11]
[111] [11-23]
[110] [11-20]
27
画出[1-213] [1-211] 画出[2-1-11]
[0-11]
金属学基础--晶向指数和晶面指数ppt课件
有二个为0,应除以22,则有3组,如{100}。
.
14
{11}0(11)0(110)(10)1 (101)(01)1(011)
Total: 6
{11}1(11) 1(11)1(111) (111)
Total: 4
.
15
{11}2(11)2(112)(112)(112) (12)1(121)(121)(121) (21)1(211)(211)(211)
Total: 12
{123}(123)(123)(123)(123)(132)
(132)(132)(132)(231)(231)
(231)(231)(213)(213)(213)
(213)(312)(312)(312)(312)
(321)(321)(321)(321)
Total: 4×3!=24
.
16
.
38
晶面间距(Interplanar crystal spacing)
两相邻近平行晶面间的垂直距离—晶面间距,用dhkl表示。
从原点作(h k l)晶面的法线,则法线被最近的(h k l) 面所交截的距离即为晶面间距
d hkl
a h
cos
b k
cos
c l
cos
d hkl 2
h a
2
k b
2
l c
2
cos2 cos2 cos2
.
39
正交晶系 立方晶系 六方晶系
dhkl
1
h2
k
2
l
2
a b c
a dhkl h2 k2 l
1
dh kl
43h2
hkk2 a2
.
14
{11}0(11)0(110)(10)1 (101)(01)1(011)
Total: 6
{11}1(11) 1(11)1(111) (111)
Total: 4
.
15
{11}2(11)2(112)(112)(112) (12)1(121)(121)(121) (21)1(211)(211)(211)
Total: 12
{123}(123)(123)(123)(123)(132)
(132)(132)(132)(231)(231)
(231)(231)(213)(213)(213)
(213)(312)(312)(312)(312)
(321)(321)(321)(321)
Total: 4×3!=24
.
16
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38
晶面间距(Interplanar crystal spacing)
两相邻近平行晶面间的垂直距离—晶面间距,用dhkl表示。
从原点作(h k l)晶面的法线,则法线被最近的(h k l) 面所交截的距离即为晶面间距
d hkl
a h
cos
b k
cos
c l
cos
d hkl 2
h a
2
k b
2
l c
2
cos2 cos2 cos2
.
39
正交晶系 立方晶系 六方晶系
dhkl
1
h2
k
2
l
2
a b c
a dhkl h2 k2 l
1
dh kl
43h2
hkk2 a2
结晶学和矿物学课件-03-晶体投影17页PPT文档
(b)
第三章 晶体的测量与投影
小结
(1)习惯用上半球投影表示 ,下半球投影表示×。 对应:上半球晶面 ,下半球晶面×
(2)晶面法线投影: 水平面――投影点在基圆中心; 直立面――投影点在基圆基圆上; 倾斜面――投影点位于基圆中心和基圆之间。
(3)晶体上平面的投影: 平行基圆的平面―投影圆平行基圆; 垂直基圆的平面―投影为直线; 斜交基圆的平面―投影为弧线;
以赤道平面为投影平面,以南极(或北极)为视点,将球面 上的各个点、线进行投影。
投影基圆是投影平面
大圆: 过球心的平面
大圆弧
小圆: 平面半径小于球的半径
小圆弧
第三章 晶体的测量与投影
3.3 极射赤平投影 (stereographic projection)
N
(a)
S(b)
结晶学与矿物学 3.3 极射赤平投影 (stereographic projection)
第三章 晶体的测量与投影
3-1 晶体投影 (Crystal Projection)
目的: 通过投影将晶体上具有特定空间方位、取向的晶面置于平 面内,以此分析晶面分布的几何规律。
第三章 晶体的测量与投影
3-1 晶体的球面投影 (Spherical projection of crystal)
晶体的球面投影
2、作立方体、四方柱、八面体和三方锥的赤平投影 图。
3 、已知磷灰石晶体上,m ∧ m=60°, m ∧ r=40°,作 其所有晶面的投影,并在投影图中求 r∧ r。
谢谢!
各晶面法线之投影。亦即设想以晶体的中心为球 心,任意长为半径,作一球面;然后从球心出发 (注意:不是从每个晶面本身的中心出发),引 每一晶面的法线,延长后各自交球面于一点,这 些点便是相应晶面的球面投影点。
第1章晶体学PPT课件
.
34
点群
利用对称要素组合定律和结晶多面体的形态特 点可以推导出晶体的宏观对称性只有32种,称为32 种点群(或对称型),晶体只属于32种对称型中的一 种。
将32种对称性分为7种晶系 。 划分晶系的依据是特征对称性而不是晶胞参数。
.
35
32个宏观对称性(点群)
.
36
.
37
空间群
除了宏观对称要素之外,还有平移、平移与旋 转结合形成的螺旋对称轴、平移和反映结合形成的 滑移反映面等微观对称要素。
②把终点坐标减去起点坐标: u’=u2-u1, v’=v2-v1,w’=w2-w1;
③化为最小整数,给出指数u、
v、w。则[uvw]就是所求晶向 指数。
如OF: X Y Z ½½1
uvw 1 12
与晶面标定
方法不同
晶向[ 1 1 2]
.
50
注意: ①晶向指数[uvw]中如果某一个数字
为负,则将负号标注在该数的上方。 ②一个晶向指数并不表示一个晶向,而是一组相互平
.
9
空间点阵、晶格
阵点的两大特点: 排列的周期性 等同性
晶格
为了便于描述空间点 阵的图形,用许多组假想 的平行直线将阵点连接起 来构成空间格子,这些空 间格子称为晶格。
.
10
晶胞概念的由来
为了说明点阵排列的规律和特点,可以在空间点阵中取出一
个最有代表性的基本单元作为点阵的组成单元,其基本单元称为
空间点阵 + 结构基元
.
晶体结构
15
1.3 晶体的对称性
晶体多面体最 显著特点就是 对称,对于参 观者来说,对 称就是几何形 体中相同部分 有规律地重复 出现。
.
Crystallography_2013partI.ppt
Unit cell: Primitive vectors:
è
b
a x’ = x + l a + m b
l, m: integers
è è
è
3D translational symmetry, crystal lattice
Primitive vectors:
c a
è
è
è
b
x’ = x + l a + m b + n c
Point groups, crystal systems and Laue classes
Crystal systems
Unit cell parameters: a, b, c, α, β, γ
Types of unit cells
Primitive
x’ = x + l a + m b + n c
l, m, n: integers
è
è
è
The right hand rule
Unit cell parameters
Unit cell parameters: a, b, c, α, β, γ
Directions in a crystal
Plane families in a crystal
An A and B centered cell must be F centered
x’ = x + l a + m b + n c (1) or x’ = x + l a + m b + n c + 0.5b + 0.5c (A centered)
è è è è è è è è
è
b
a x’ = x + l a + m b
l, m: integers
è è
è
3D translational symmetry, crystal lattice
Primitive vectors:
c a
è
è
è
b
x’ = x + l a + m b + n c
Point groups, crystal systems and Laue classes
Crystal systems
Unit cell parameters: a, b, c, α, β, γ
Types of unit cells
Primitive
x’ = x + l a + m b + n c
l, m, n: integers
è
è
è
The right hand rule
Unit cell parameters
Unit cell parameters: a, b, c, α, β, γ
Directions in a crystal
Plane families in a crystal
An A and B centered cell must be F centered
x’ = x + l a + m b + n c (1) or x’ = x + l a + m b + n c + 0.5b + 0.5c (A centered)
è è è è è è è è
光的干涉PPT课件
哪个表面反射的光线叠加而成的( )D.
A.a的上表面和b的下表面 B.a的上表面和b的上表面 C.a的下表面和b的下表面 D.a的下表面和b的上表面
单
色
S1
光S
S2
双缝
屏
精选ppt课件最新
4
双缝干涉图样
单
色
激 光
S1
束
S2
双缝
屏
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线
图样有何特征? 明暗相间 等间距 中央亮条纹
精选ppt课件最新
5
出现明暗相间条纹的条件
S1
亮条纹
亮条纹
S2
出现亮条纹的条件
s 2n• ( n=0,1,2,3…)
A、仍在P处 B、在P点的上方 C、在P点的下方
P
2 1
0 1
2
D、将不存在亮条纹
频率增大,波长减小。条纹距中心条纹
间距减小。C=λf精选ppt课件最新
18
3、在做双缝干涉实验时,若用红、
绿下两面块说玻法璃中分正别确挡的在是一条狭( 缝C 前)面,
A.屏上形成明暗相间的干涉条纹. B.屏上形成红、绿相间的干涉条纹 C.屏上不能形成干涉条纹 D.以上说法都不正确
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19
4.一束单色平行光,通过双缝在屏上
得到干涉条纹,则( BC )
A.相邻明条纹或暗条纹的间距不相等 B.用红光做实验比用紫光做实验得到 的明条纹或暗条纹的间距大 C.屏上某暗条纹中一点到两缝的距离 的差等于半波长的奇数倍 D.如改用白光做实验,得不到干涉条 纹
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A.用频率f1的单色光照射时,P点出现明条纹
B.用频率f2的单色光照射时,P点出现明条纹
A.a的上表面和b的下表面 B.a的上表面和b的上表面 C.a的下表面和b的下表面 D.a的下表面和b的上表面
单
色
S1
光S
S2
双缝
屏
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双缝干涉图样
单
色
激 光
S1
束
S2
双缝
屏
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线
图样有何特征? 明暗相间 等间距 中央亮条纹
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出现明暗相间条纹的条件
S1
亮条纹
亮条纹
S2
出现亮条纹的条件
s 2n• ( n=0,1,2,3…)
A、仍在P处 B、在P点的上方 C、在P点的下方
P
2 1
0 1
2
D、将不存在亮条纹
频率增大,波长减小。条纹距中心条纹
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3、在做双缝干涉实验时,若用红、
绿下两面块说玻法璃中分正别确挡的在是一条狭( 缝C 前)面,
A.屏上形成明暗相间的干涉条纹. B.屏上形成红、绿相间的干涉条纹 C.屏上不能形成干涉条纹 D.以上说法都不正确
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4.一束单色平行光,通过双缝在屏上
得到干涉条纹,则( BC )
A.相邻明条纹或暗条纹的间距不相等 B.用红光做实验比用紫光做实验得到 的明条纹或暗条纹的间距大 C.屏上某暗条纹中一点到两缝的距离 的差等于半波长的奇数倍 D.如改用白光做实验,得不到干涉条 纹
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A.用频率f1的单色光照射时,P点出现明条纹
B.用频率f2的单色光照射时,P点出现明条纹
第二章 晶向检测(之一)
精选2021版课件
13
该型定向仪仪专门用于硅单晶锭的粘结,是和多线切割机配 套使用的半导体行业专用设备。
精选2021版课件
14
(三) X射线衍射法
1、X射线简介
X射线的波长范围一般为10-2~102Å,有强的穿透能力,原 子和分子的距离(1~10 Å)正好在X射线的波长范围之内,X 射线对物质的散射和衍射能传递丰富的微观结构信息,因此X 射线衍射是研究物质微观结构的最主要的方法。
测量时将样品置于衍射仪的测角仪上,由x射线源发出的射线, 经滤光片后得到单色x射线照射到样品上,使样品表面与入射X射
线束的掠射角为θ。
精选2021版课件
35
精选2021版课件
36
精选2021版课件
37
精选2021版课件
38
(hkl)
I
Simple Cubic
20o
Bragg’s Law:
2
40odhkl
21
对于半导体硅,它具有金刚石结构,其晶格常数a= 5.43073Å,其面间距与一些主要的低指数晶面(h、k、l) 的关系为;
dhk la/ h2k2l2 (2.2),表2.4
精选2021版课件
22
X-ray Diffraction Pattern
BaTiO3 at T>130oC
(hkl)
I
Simple Cubic
精选2021版课件
18
精选2021版课件
19
精选2021版课件
20
X射线入射 掠射角
X射线被晶格原子散射后出射
上原子层
下原子层
布拉格定律衍射
当相邻原子面散射后的光程差(2dsinθ)等于入射光波长的 整数倍时,即
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Math preparations
l Vector summation
Math preparations
Vector products
Dot product
Cross product
Light is a wave
Mathematical representations of light:
A cos ϕ Aeiϕ
A, amplitude, intensity of light is:
I= A
2
φ, phase:
ϕ = ϕ 0 + 2π ( ft + r / λ )
f: light frequency λ: wavelength r: distance
Phase differences of light created by different path-lengths
Diffraction by a crystal with a primitive unit cell
The reciprocal lattices
! ! ! ! Diffracting condition of a crystal is: (ua + vb + wc ) • Δk = n (1) for all possible u, v, w. u, v, w and n are integers. ! ! ! ! Δk can be repsented by a different set of primitive vectors a*, b* and c*: ! ! ! ! Δk = ha* + kb* + l c*, ! ! ! if a*, b* and c* satisfy the following: ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! a* • a=1, a* • b=0, a* • c=0; b* • a=0, b* • b=1, b* • c=0; c* • a=0, c* • b=0, c* • c=1; Diffraction condition of a crystal (equation (1)) becomes: uh+vk+wl=n (2), for all possible u, v, w; hence h, k, l must be integers. ! ! ! The lattice with primitive vectors a*, b*, c* is called the reciprocal lattice, ! ! ! the original lattice with primitive vectors a, b, c is called the direct lattice, h, k, l are called diffraction indexes.
Non-primitive unit cells apply additional restrictions to h, k, l
! For a C-centered cell, for every poistion (reprsented by vector r) in the crystal, ! there are equivelant positions r' that: ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! r ' = r + ua + vb + wc, or r ' = r + ua + vb + wc + 0.5a + 0.5b The diffracting condition (2) becomes: uh + vk + wl = n and uh + vk + wl + 0.5(h + k ) = n for all possible u, v, w. u, v, w and n are integers. Hence in addition to h, k, l must be integers, (h+k) must be an even number. Likewise, for an I-centered unit cell, (h+k+l) must be an even number; for a F-centered cell, (h+k), (h+l) and (k+l) must all be even numbers.
Possible diffractions within a resolution range
1/dmax
O
1/dmin
Reciprocal space
Why X-ray crystallography?
Resolution d=λ/2sin Θ
Data collection setup
Data collection
Real crystals: • Deviations from ideal lattice periodicity causes reciprocal lattice points to grow “fat” • Each diffraction is spread over a range of rotation • Mosaicity of a diffraction is the range of rotation over which it is spread
2π 2π ( BD + BC ) = ( AB cosθ1 + AB cosθ 2 ) λ λ 1 1 = 2π ( AB cosθ1 + AB cosθ 2 ) λ λ ! ! define vectors k1, k 2 of the same direction as the 1 incident and diffracting lights, with amplitudes λ ! ! ! 1 AB cosθ1 = (r1 − r2 ) • (−k1 ) λ ! ! ! 1 AB cosθ 2 = (r1 − r2 ) • k2 λ Δϕ = ! ! ! ! ! ! Δϕ = 2π [(r1 − r2 ) • (−k1 ) + (r1 − r2 ) • k2 ] ! ! ! ! = 2π (r1 − r2 ) • (k1 − k2 ) ! ! = 2πΔr • Δk therefore
Graphical representation of the diffracting condition, the Ewald sphere
! ! ! ! Δk = ha* + kb* + l c*, Diffraction condition, h, k, l must be integers
Crystallography Course
part II, diffraction, data collection and processing
Xiang Song 2013-12
Math preparations
Euler’s formula eiφ = cosφ + i sinφ, i = −1 The real part of eiφ is cosφ
Resolution, Bragg’s law
Resolution d=λ/2sinθ
Resolution in the direct and reciprocal space
Direct space: d=λ/2sinθ
Reciprocal space: d*=2(1/λsinθ)
d*=1/d
The reciprocal lattices
If ! ! ! a* = (1 / V )(b × c ) ! ! ! b * = (1 / V )(c × a ) ! ! ! c * = (1 / V )(a × b ) V , volume of the unit cell in the direct lattice: ! ! ! V = a • (b × c ) = ! ! ! ! ! ! b • (c × a ) = c • ( a × b )
l A rotation in the direct space corresponds to a SAME rotation in the reciprocal space, but the axis has to pass the origin l A translesponds to ZERO movement in the reciprocal space
Data processing
l Data processing determines: ¡ the hkl index for each diffraction ¡ their intensities ¡ the space group of the crystal l Steps to take in data processing ¡ Indexing, determine the crystal system, index each diffraction ¡ Integration, read out the intensities of each diffraction on each image ¡ Scaling, merge data from all diffraction images, determine the space group
l Purpose: record intensities for all possible diffractions within a resolution range l Method 1: rotating single crystal
A diffraction image is collected over a small degree of rotation, many images of a continuous rotation are collected