Moderne Röntgenbeugung: Röntgendiffraktometrie für Materialwissenschaftler, Physiker und Chemiker
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Wiesbaden
Springer Spektrum
[2019]
|
| Edition: | 3., überarbeitete Auflage |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XVI, 635 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783834812193 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
1
2
ERZEUGUNG
UND
EIGENSCHAFTEN
VON
ROENTGENSTRAHLUNG
5
2.1
ERZEUGUNG
VON
ROENTGENSTRAHLUNG
.
5
2.2
DAS
ROENTGENSPEKTRUM
.
7
2.2.1
DAS
BREMSSPEKTRUM
.
8
2.2.2
DAS
CHARAKTERISTISCHE
SPEKTRUM
.
10
2.2.3
OPTIMIERUNG
DER
WAHL
DER
BETRIEBSPARAMETER
.
16
2.3
WECHSELWIRKUNG
MIT
MATERIE
.
19
2.4
FILTERUNG
VON
ROENTGENSTRAHLUNG
.
24
2.5
DETEKTION
VON
ROENTGENSTRAHLUNG
.
27
2.6
ENERGIE
DES
ROENTGENSPEKTRUMS
UND
STRAHLENSCHUTZASPEKTE
.
30
2.6.1
QUANTIFIZIERUNG
DER
STRAHLUNG
.
30
2.6.2
GEFAEHRDUNGSPOTENZIAL
VON
ROENTGENQUELLEN
.
32
2.6.3
REGELN
BEIM
UMGANG
MIT
ROENTGENSTRAHLERN
.
38
3
BEUGUNG
VON
ROENTGENSTRAHLUNG
41
3.1
GRUNDLAGEN
DER
KRISTALLOGRAPHIE
UND
DES
REZIPROKEN
GITTERS
.
41
3.1.1
DIE
KRISTALLSTRUKTUR
UND
SEINE
DARSTELLUNG
.
41
3.1.2
BEZEICHNUNG
VON
PUNKTEN,
GERADEN
UND
EBENEN
IM
KRISTALL
.
46
3.1.3
NETZEBENENABSTAND
.
48
3.1.4
SYMMETRIEOPERATIONEN
.
49
3.1.5
KOMBINATION
VON
SYMMETRIEELEMENTEN
.
52
3.1.6
LAUE-KLASSEN
.
54
3.1.7
KRISTALLSYSTEME
.
54
3.1.8
HEXAGONALES
KRISTALLSYSTEM
.
57
3.1.9
TRIGONALES
KRISTALLSYSTEM
.
58
3.1.10
REZIPROKES
GITTER
.
58
3.1.11
PACKUNGSDICHTE
IN
DER
ELEMENTARZELLE
-
DAS
PRINZIP
DER
KUGELPACKUNG
.
62
3.1.12
APERIODISCHE
KRISTALLE
.
64
3.2
KINEMATISCHE
BEUGUNGSTHEORIE
.
65
3.2.1
THOMSON-STREUUNG
-
STREUUNG
AM
ELEKTRON
.
66
3.2.2
STREUUNG
DER
ROENTGENSTRAHLEN
AN
MATERIE
.
67
3.2.3
STREUBEITRAG
DER
ELEKTRONENHUELLE
EINES
ATOMS
-
ATOMFORMFAKTOR
F
A
.
.
69
3.2.4
THERMISCHE
SCHWINGUNGEN
.
71
3.2.5
STREUBEITRAG
EINER
ELEMENT
AR
ZELLE
.
72
3.2.6
BEUGUNG
DER
ROENTGENSTRAHLEN
AM
KRISTALL
.
73
3.2.7
SCHAERFE
DER
BEUGUNGSBEDINGUNGEN
.
75
3.2.8
EINDRINGTIEFE
DER
ROENTGENSTRAHLUNG
.
78
X
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.9
INTEGRALE
INTENSITAET
DER
GEBEUGTEN
STRAHLUNG
.
79
3.2.10
STRUKTURFAKTOR
-
KRISTALLSYMMETRIE
-
AUSLOESCHUNGSREGELN
.
81
3.3
GEOMETRISCHE
VERANSCHAULICHUNG
DER
BEUGUNGSBEDINGUNGEN
.
89
3.3.1
LAUE-GLEICHUNG
.
89
3.3.2
BRAGGSCHE
GLEICHUNG
.
89
3.3.3
E
WALD
-
KONSTRUKTION
.
91
4
HARDWARE
FUER
DIE
ROENTGENBEUGUNG
95
4.1
STRAHLUNGSQUELLE
BZW.
STRAHLERZEUGER
.
96
4.1.1
ROENTGENROEHREN
UND
GENERATOREN
.
96
4.1.2
MIKROFOKUSROEHREN
.
100
4.1.3
SYNCHROTRON-
UND
NEUTRONENSTRAHLQUELLEN
.
101
4.2
MONOCHROMATISIERUNG
DER
STRAHLUNG
UND
AUSGEWAEHLTE
MONOCHROMATOREN
.
.
105
4.2.1
MONOCHROMATISIERUNG
AUF
RECHNERISCHEM
WEG
-
RACHINGER-TRENNUNG
.
105
4.2.2
EINKRISTALL-MONOCHROMATOREN
.
111
4.2.3
MULTILAYER-SANDWICHSCHICHTSYSTEME
.
116
4.3
STRAHLFORMER
.
121
4.3.1
BLENDEN
UND
S
OLLER
-
KOLLIMATOREN
.
121
4.3.2
STRAHLFORMER
UNTER
EINSATZ
VON
KRISTALLEN
.
125
4.4
GLASFASEROPTIKEN
.
126
4.5
DETEKTOREN
.
129
4.5.1
PUNKTDETEKTOREN
.
131
4.5.2
LINEARE
DETEKTOREN
.
137
4.5.3
FLAECHENDETEKTOREN
.
141
4.5.4
ENERGIEDISPERSIVE
DETEKTOREN
.
145
4.5.5 VERGLEICH
DER
DETEKTOREN
ZUR
MONOCHROMATISIERUNG
.
151
4.5.6
ZAEHLSTATISTIK
.
156
4.6
GONIOMETER
.
161
4.7
PROBENHALTER
.
163
4.8
BESONDERES
ZUBEHOER
.
165
5
METHODEN
DER
ROENTGENBEUGUNG
167
5.1
FOKUSSIERENDE
GEOMETRIE
.
169
5.1.1
B
RAGG
-B
RENTANO
-
ANORDNUNG
.
169
5.1.2
LINIENLAGEBESTIMMUNG
.
181
5.1.3
JUSTAGE
DES
B
RAGG
-
BRENTANO-GONIOMETERS
.
183
5.1.4
WEITERE
FOKUSSIERENDE
ANORDNUNGEN
.
186
5.2
SYSTEMATISCHE
FEHLER
DER
B
RAGG
-B
RENTANO
-
ANORDNUNG
.
187
5.2.1
EINFLUSS
DER
EBENHEIT
DER
PROBEOBERFLAECHE
UND
DER
HORIZONTALDIVERGENZ
187
5.2.2
ENDLICHE
EINDRINGTIEFE
IN
DAS
PROBENINNERE
-
ABSORPTIONSEINFLUSS
.
188
5.2.3
ENDLICHE
HOEHE
DES
FOKUS
UND
DER
ZAEHLERBLENDE
-
AXIALE
DIVERGENZ
.
.
.
188
5.2.4
EXZENTRISCHE
PROBENPOSITIONIERUNG
.
189
5.2.5
FALSCHE
NULLPUNKTJUSTIERUNG
.
190
5.2.6
ZUSAMMENFASSUNG
DER
FEHLEREINFLUESSE
UND
VORSCHLAEGE
FUER
MESSSTRATEGIEN
190
5.3
KRISTALLITVERTEILUNG
UND
ZAHL
DER
BEUGENDEN
KRISTALLITE
.
191
INHALTSVERZEICHNIS
XI
5.4
DIE
PARALLELSTRAHLGEOMETRIE
.
192
5.4.1
DAS
D
EBYE
-S
CHERRER
VERFAHREN
.
192
5.4.2
PARALLELSTRAHL-ANORDNUNGEN
(PS)
MIT
MULTILAYERSPIEGEL
.
200
5.5
BEUGUNG
BEI
STREIFENDEN
EINFALL
-
GID
.
209
5.6
HOEHENABHAENGIGKEIT
DER
PROBENLAGE
IN
DIFFRAKTOGRAMMEN
.
213
5.7
KAPILLARANORDNUNG
.
216
5.8
DIFFRAKTOMETER
MIT
FLAECHENDETEKTOR
.
217
5.8.1
PARALLELSTRAHL-ANORDNUNGEN
MIT
POLYKAPILLARE
UND
DETEKTORVERGLEICH
.
.
224
5.9
EINKRISTALL
VERFAHREN
.
227
5.9.1
L
AUE
-
VERFAHREN
.
228
5.9.2
DREHKRISTALL-,
SCHWENK-
UND
W
EISSENBERG
-
VERFAHREN
.
231
5.9.3
VIER-KREIS-EINKRISTALLDIFFRAKTOMETER
.
233
6
PHASENANALYSE
235
6.1
QUALITATIVE
PHASENANALYSE
.
235
6.2
PDF-DATEI
DER
I
CDD
.
238
6.3
IDENTIFIZIERUNG
VON
BEUGUNGSDIAGRAMMEN
MIT
DER
PDF-DATEI
.
241
6.3.1
ARBEIT
MIT
DEM
DIFFRAKTOGRAMM
.
242
6.3.2 VORGEHENSWEISE
BEI
DER
PHASENBESTIMMUNG
.
248
6.4
EINFLUESSE
PROBE
-
STRAHLUNG
-
DIFFRAKTOMETERANORDNUNG
.
251
6.5
QUANTITATIVE
PHASENANALYSE
.
258
6.5.1
AUSWERTUNG
DER
INTENSITAET
AUSGEWAEHLTER
BEUGUNGSLINIEN
.
259
6.5.2
R
IETVELD
-VERFAHREN
ZUR
QUANTITATIVEN
PHASENANALYSE
.
267
7
ZELLPARAMETERBESTIMMUNG
275
7.1
INDIZIERUNG
AUF
RECHNERISCHEM
WEG
.
275
7.2
PRAEZISIONSZELLPARAMETERVERFEINERUNG
.
282
7.2.1
LINEARE
REGRESSION
.
282
7.2.2
ERMITTLUNG
DER
KONZENTRATION
VON
MISCHKRISTALLEN
.
287
7.3
ANWENDUNGSBEISPIEL
NIO-SCHICHTEN
.
289
8
MATHEMATISCHE
BESCHREIBUNG
VON
ROENTGENBEUGUNGSDIAGRAMMEN
291
8.1
ROENTGENPROFILANALYSE
.
291
8.2
APPROXIMATIONSMETHODEN
.
297
8.3
FOURIER-ANALYSE
.
299
8.4
L
AGRANGE
-
ANALYSE
.
304
8.5
FUNDAMENTALPARAMETERANALYSE
.
305
8.6
ROCKINGKURVEN
UND
VERSETZUNGSDICHTEN
.
312
9
KRISTALLSTRUKTURANALYSE
315
9.1
NACHWEIS
DER
EXISTENZ
EINES
INVERSIONSZENTRUMS
.
316
9.2
KRISTALLSTRUKTURANALYSE
AUS
EINKRISTALLDATEN
.
317
9.3
STRUKTURVERFEINERUNG
.
323
9.4
KRISTALLSTRUKTURANALYSE
AUS
POLYKRISTALLDATEN
.
323
XII
INHALTSVERZEICHNIS
10
ROENTGENOGRAPHISCHE
SPANNUNGSANALYSE
325
10.1
SPANNUNGSEMPFINDLICHE
MATERIALEIGENSCHAFTEN
UND
MESSGROESSEN
.
325
10.1.1
NETZEBENENABSTAENDE,
BEUGUNGSWINKEL,
HALBWERTSBREITEN
.
326
10.1.2
MAKROSKOPISCHE
OBERFLAECHENDEHNUNG
.
326
10.1.3
ULTRASCHALLGESCHWINDIGKEIT
.
327
10.1.4
MAGNETISCHE
KENNGROESSEN
.
328
10.1.5
UEBERSICHT
DER
MESSGROESSEN
UND
VERFAHREN
.
329
10.2
ELASTIZITAETSTHEORETISCHE
GRUNDLAGEN
.
330
10.2.1
SPANNUNG
UND
DEHNUNG
.
331
10.2.2
ELASTISCHE
MATERIALEIGENSCHAFTEN
.
333
10.2.3
BEZUGSSYSTEME
UND
TENSORTRANSFORMATION
.
339
10.3
EINTEILUNG
DER
SPANNUNGEN
INNERHALB
VIELKRISTALLINER
WERKSTOFFE
.
342
10.3.1
DER
EIGENSPANNUNGSBEGRIFF
.
342
10.3.2
EIGENSPANNUNGEN
I.,
II.
UND
III.
ART
.
345
10.3.3
MITTELWERTE
UND
STREUUNGEN
VON
EIGENSPANNUNGEN
.
346
10.3.4
URSACHEN
UND
KOMPENSATION
DER
EIGENSPANNUNGSARTEN
.
349
10.3.5
UEBERTRAGUNGSFAKTOREN
.
350
10.4
ROENTGENOGRAPHISCHE
ERMITTLUNG
VON
EIGENSPANNUNGEN
.
352
10.4.1
DEHNUNG
IN
MESSRICHTUNG
.
352
10.4.2
ROENTGENOGRAPHISCHE
MITTELUNG
UEBER
KRISTALLORIENTIERUNGEN
.
354
10.4.3
MITTELUNG
UEBER
DIE
EINDRINGTIEFE
.
355
10.4.4
SIN
2
UE)-VERTEILUNGEN
.
356
10.4.5
ELASTISCH
ISOTROPE
WERKSTOFFE
.
359
10.4.6
DIE
GRUNDGLEICHUNG
DER
ROENTGENOGRAPHISCHEN
SPANNUNGSANALYSE
.
360
10.4.7
AUSWERTEVERFAHREN
FUER
QUASIISOTROPE
MATERIALIEN
.
362
10.5
ROENTGENOGRAPHISCHE
ELASTIZITAETSKONSTANTEN
(REK)
.
369
10.5.1
EXPERIMENTELLE
BESTIMMUNG
DER
REK
.
370
10.5.2
BERECHNUNG
DER
REK
AUS
DEN
EINKRISTALLDATEN
.
373
10.5.3
ZUR
VERWENDUNG
DER
REK
.
374
10.5.4
VERGLEICH
EXPERIMENTELLER
ERGEBNISSE
MIT
REK-BERECHNUNGEN
.
376
10.6
EXPERIMENTELLES
VORGEHEN
BEI
DER
SPANNUNGSBESTIMMUNG
.
377
10.6.1
MESSANORDNUNGEN
.
378
10.6.2
JUSTIERUNG
.
380
10.6.3
MESS-
UND
AUSWERTEPARAMETER
.
382
10.6.4
FEHLER
ANGABEN
.
385
10.6.5
BEISPIEL
EINER
SPANNUNGSAUSWERTUNG
.
387
10.7
EINFLUSS
DER
KRISTALLOGRAPHISCHEN
TEXTUR
.
388
10.8
EFFEKTE
PLASTISCH
INDUZIERTER
MIKROEIGENSPANNUNGEN
.
391
10.9
EINFLUSS
UND
ERMITTLUNG
OBERFLAECHENNAHER
SPANNUNGSPROFILE
.
392
LO.IOERMITTLUNG
VON
TIEFENVERTEILUNGEN
.
397
10.11
TRENNUNG
EXPERIMENTELL
BESTIMMTER
SPANNUNGEN
.
399
10.12
SPANNUNGSMESSUNG
MIT
2D-DETEKTOREN
.
402
11
ROENTGENOGRAPHISCHE
TEXTURANALYSE
407
11.1
EINFUEHRUNG
IN
DIE
BEGRIFFSWELT
DER
TEXTUR
.
407
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
11.2
UEBERSICHT
UEBER
DIE
BEDEUTUNG
DER
KRISTALLTEXTUR
.
407
11.3
DER
ANFANG
DER
TEXTURANALYSE:
POLFIGUREN
.
411
11.4
DIE
ROENTGENOGRAPHISCHE
POLFIGURMESSUNG
.
416
11.4.1
GRUNDLAGEN
.
416
11.4.2
DIE
APPARATIVE
REALISIERUNG
VON
TEXTURGONIOMETERN
.
420
11.4.3
VOLLAUTOMATISCHE
TEXTURMESSANLAGEN
.
424
11.4.4
PROBENTRANSLATION
UND
MESSSTATISTIK
.
425
11.4.5
VOLLSTAENDIGE
POLFIGUREN
.
427
11.4.6
DETEKTOREN
FUER
DIE
TEXTURMESSUNG
.
429
11.4.7
DAS
POLFIGURFENSTER
UND
DIE
INTENSITAETSKORREKTUR
VON
POLFIGURDATEN
.
.
.
431
11.4.8
PHASENDISKRIMINIERUNG
.
434
11.5
TIEFENAUFGELOESTE
POLFIGURMESSUNG
.
435
11.5.1
INHOMOGENE
TEXTUREN
UND
GRADIENTENWERKSTOFFE
.
435
11.5.2
MESSUNG
VON
POLFIGUREN
MIT
KONSTANTER
INFORMATIONSTIEFE
.
437
11.5.3
MESSUNG
DER
TEXTUR
IN
VERDECKTEN
SCHICHTEN
UNTER
DER
OBERFLAECHE
.
.
.
439
11.6
ORTSAUFGELOESTE
TEXTURANALYSE
.
439
11.7
DIE
QUANTITATIVE
TEXTURANALYSE
.
442
11.7.1
DIE
ORIENTIERUNGS-DICHTE-FUNKTION
(ODF)
.
442
11.7.2
SYMMETRIEN
IN
DER
TEXTURANALYSE
.
444
11.7.3
PARAMETERDARSTELLUNGEN
DER
KRISTALLORIENTIERUNG
.
446
11.7.4
DER
ORIENTIERUNGSRAUM
-
E
ULER
-RAUM
.
450
11.7.5
POLFIGURINVERSION
UND
BERECHNUNG
DER
ORIENTIERUNGS-DICHTE-FUNKTION
.
.
453
11.8
DIE
ORIENTIERUNGSSTEREOLOGIE
.
463
11.9
DIE
KRISTALLTEXTUR
UND
ANISOTROPE
MATERIALEIGENSCHAFTEN
.
468
12
BESTIMMUNG
DER
KRISTALLORIENTIERUNG
471
12.1
ORIENTIERUNGSVERTEILUNG
BEI
EINKRISTALLEN
.
471
12.2
ORIENTIERUNGSBESTIMMUNG
MIT
POLFIGURAUFNAHME
.
476
12.3
BESTIMMUNG
DER
FEHLORIENTIERUNG
.
477
13
UNTERSUCHUNGEN
AN
DUENNEN
SCHICHTEN
481
13.1
UNTERSUCHUNGEN
AN
WOLFRAMSILIZIDSCHICHTEN
.
483
13.2
REFLEKTOMETRIE
-
XRR
.
487
13.3
TEXTURBESTIMMUNG
AN
DUENNEN
SCHICHTEN
.
496
13.4
GRADIENTENANALYSE
AN
DUENNEN
SCHICHTEN
.
499
13.5
HOCHAUFLOESENDE
ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE
(H
RXRD
)
.
501
13.5.1
EPITAKTISCHE
SCHICHTEN
.
502
13.5.2
HOCHAUFLOESUNGS-DIFFRAKTOMETER
-
ANFORDERUNGEN
UND
AUFBAU
.
505
13.5.3
DIFFRAKTOMETRIE
AN
EPITAKTISCHEN
SCHICHTEN
.
507
13.5.4
REZIPROKE
SPACEMAPS
-
RSM
.
509
13.5.5
SUPERGITTER
(SUPERLATTICE)
.
513
13.6
ZUSAMMENFASSUNG:
MESSUNG
AN
DUENNEN
SCHICHTEN
.
515
14
SPEZIELLE
VERFAHREN
517
14.1
ENERGIEDISPERSIVE
ROENTGENBEUGUNG
.
517
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
14.1.1
GRUNDLEGENDE
BEZIEHUNGEN
.
517
14.1.2
EINFLUSSFAKTOREN
AUF
DAS
ENERGIEDISPERSIVE
SEKUNDAERSPEKTRUM
.
519
14.1.3
EINSATZ
VON
SYNCHROTRONQUELLEN
.
523
14.1.4
ANWENDUNGEN
DER
ENERGIEDISPERSIVEN
BEUGUNG
IN
DER
MATERIALFORSCHUNG
525
14.1.5
ENERGIEDISPERSIVE
EIGENSPANNUNGSANALYSE
.
529
14.1.6
ENERGIEDISPERSIVE
LINIENPROFILANALYSE
.
530
14.2
K
IKUCHI
-
UND
CHANNELING-DIAGRAMME
.
536
14.2.1
DIE
ELEKTRONENBEUGUNG
IM
RASTERELEKTRONENMIKROSKOP
.
539
14.2.2
MESSSTRATEGIEN
UND
CHARAKTERISIERUNG
DES
WERKSTOFFES
.
543
14.2.3
ANWENDUNGEN
VON
EBSD
IM
REM
IN
DER
WERKSTOFFWISSENSCHAFT
.
547
14.3
K
OSSEL
-
INTERFERENZEN
.
548
14.3.1
EINSATZBEREICHE
DER
K
OSSEL
-
TECHNIK
.
551
14.3.2
GERAETEAUSFUEHRUNGEN
.
552
14.4
KLEINWINKELSTREUUNG
.
553
15
KOMPLEXE
ANWENDUNG
557
15.1
POLYTYP-BESTIMMUNG
.
557
15.2
N
IST
SRM
1976B
KORRUND
.
560
15.3
QUALITATIVE
PHASENANALYSE
DES
ZINN
UND
DER
ZINNPEST
.
563
15.4
FERRIT,
RESTAUSTENIT,
BAINIT
UND
ZEMENTIT
.
565
15.4.1
RESTAUSTENITBESTIMMUNG
.
565
15.4.2
BAINIT
UND
ZEMENTIT
.
568
15.5
GID,
TEXTUR
UND
KRISTALLITGROESSE
AN
NIO/PT-SCHICHTEN
AUF
ALUMINIUMOXID
.
573
15.6
FEHLERHAFTE
MESSING-PROBEN
.
575
15.7
AUFKLAERUNG
HISTORISCHER
HERSTELLUNGSVERFAHREN
.
578
16
ZUSAMMENFASSUNG
583
17
LOESUNG
DER
AUFGABEN
585
LITERATURVERZEICHNIS
607
FORMELZEICHENVERZEICHNIS
625
SKALARE
.
625
VEKTOREN
.
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