Einführung in die Röntgenfeinstrukturanalyse

1. Entstehung und Eigenschaften von Röntgenstrahlen.- 1.1. Definition.- 1.2. Das kontinuierliche Röntgenspektrum.- 1.3. Das charakteristische Röntgenspektrum.- 1.4. Erzeugung von Röntgenstrahlen.- 1.5. Strahlenschutz.- 1.6. Nachweis von Röntgenstrahlen.- 1.6.1. Röntgenfilme.- 1.6.2. Zählrohre.- 1.6.3. Festkörperdetektoren.- 1.7. Absorption von Röntgenstrahlen.- 1.7.1. Absorptionskoeffizient.- 1.7.1.1. Berechnung des Massenschwächungskoeffizienten für Ba(N3)2 für verschiedene Röntgenwellenlängen.- 1.7.1.2. Berechnung der Eindringtiefe von Röntgenstrahlen.- 1.7.2. Absorptionskanten.- 1.7.3. Absorptionsanalyse.- 1.8. Anregung der Eigenstrahlung.- 1.8.1. Elektronenstrahl-Mikrosonde.- 1.8.2. Anregung der Eigenstrahlung von Elementen durch Röntgenstrahlen, Emissionsanalyse (Röntgenfluoreszenzanalyse, RFA)..- 1.9. Brechung von Röntgenstrahlen.- 1.10. Streuung von Röntgenstrahlen.- 1.11. Beugung von Röntgenstrahlen.- 1.11.1. Die Lauegleichungen.- 1.11.2. Die Braggsche Reflexionsbedingung.- 1.11.3. Durchführung von Beugungsuntersuchungen.- 2. Pulveraufnahmeverfahren.- 2.1. Debye-Scherrer-Verfahren.- 2.1.1. Präparation.- 2.1.1.1. Stäbchenförmige Präparate.- 2.1.1.2. Einfüllen in Kapillaren.- 2.1.1.3. Präparation an Glasfäden.- 2.1.2. Kamera und Blendensystem.- 2.1.3. Vorbereitung und Einlegen des Filmes.- 2.1.4. Anbringen der Kamera an der Röntgenröhre und Wahl der geeigneten Röntgenstrahlen.- 2.1.5. Monochromatisierung der Röntgenstrahlung.- 2.1.6. Anfertigung einer Debye-Scherrer-Aufnahme des Cu-Drahtes...- 2.2. Aufnahmeverfahren nach Straumanis.- 2.2.1. Anfertigen einer Pulveraufnahme nach Straumanis.- 2.3. Ausmessen von Debye-Scherrer-Filmen und Straumanisfilmen und Berechnung der Netzebenenabstände.- 2.4. Seemann-Bohlin-Verfahren.- 2.5. Planfilm- und Kegelverfahren.- 2.6. Guinierverfahren.- 2.7. Zählrohrdiffraktometerverfahren.- 2.7.1. Präparation.- 2.7.2. Durchführung von Diffraktometeraufnahmen.- 2.7.3. Pulverdiffraktometer mit Monochromator und automatischem Divergenzspalt.- 2.7.4. Mikroprozessorgesteuerte Pulverdiffraktionsanlagen.- 2.7.5. Transmissionsdiffraktometer.- 2.7.6. Transmissionsdiffraktometer mit ortsempfindlichem Zähler.- 2.8. Pulveraufnahmen bei hoher und tiefer Temperatur.- 3. Auswertung von Pulveraufnahmen (Geometrie der Beugung).- 3.1. Identifizierung unbekannter Substanzen mit Hilfe des PDF.- 3.1.1. Index to the powder diffraction file, Hanawalt-Index.- 3.1.2. Fink-Index.- 3.1.3. KWIC-Index (Key Word in Context).- 3.1.4. Computermethoden.- 3.1.5. Identifizierung von Pulvergemischen.- 3.2. Kristallographische Datenbanken.- 3.3. Indizierung von Pulveraufnahmen.- 3.3.1. Achsensysteme und Bravaisgitter.- 3.3.2. Punktkoordinaten, Richtungsindizes und Flächenindizes.- 3.3.3. Netzebenenabstand dhkl.- 3.3.4. Indizierung kubischer Kristalle.- 3.3.4.1. Indizierung bei bekannter Gitterkonstante.- 3.3.4.2. Indizierung bei unbekannter Gitterkonstante.- 3.3.5. Graphische Indizierung kubischer und tetragonaler Kristalle.- 3.3.5.1. Graphische Indizierung von Rutil.- 3.3.5.2. Rechnerische Indizierung tetragonaler Kristalle.- 3.3.6. Graphische Indizierung hexagonaler Kristalle.- 3.3.6.1. Transformation einer hexagonalen Elementarzelle in eine orthohexagonale.- 3.3.6.2. Transformation einer hexagonalen Elementarzelle in eine rhomboedrische.- 3.3.7. Indizierungsverfahren mit Hilfe des reziproken Gitters.- 3.3.7.1. Das reziproke Gitter (RG).- 3.3.7.2. Graphische Konstruktion des RG.- 3.3.7.3. Vektordiskussion des RG.- 3.3.7.4. Indizierung von Röntgenpulveraufnahmen unter Zuhilfenahme des RG (Methode nach Ito).- 3.3.7.5. Indizierung von Bariumazid nach der Ito-Methode.- 3.3.8. Computermethoden zur Indizierung von Röntgenpulver-aufnahmen.- 3.3.9. Reduzierte Zelle.- 3.4. Präzisionsbestimmung von Gitterkonstanten.- 3.5. Quantitative Mengenanalyse.- 3.5.1. Quantitative Bestimmung von ZnO in ?-Al2O3.- 3.6. Teilchengrößenbestimmung.- 3.6.1. Röntgenkleinwinkelstreuung.- 4. Die Intensität gebeugter Röntgenstrahlen.- 4.1. Der atomare Streufaktor (Atomformfaktor).- 4.2. Temperaturfaktor.- 4.3. Strukturamplitude und Strukturfaktor.- 4.4. Flächenhäufigkeitsfaktor.- 4.5. Polarisationsfaktor.- 4.6. Lorentzfaktor und kombinierter LP-Faktor.- 4.7. Absorptionsfaktor.- 4.8. Extinktion.- 4.9. Ausdrücke für die relativen Intensitäten.- 5. Einkristallverfahren.- 5.1. Lauemethode.- 5.2. Drehkristallverfahren.- 5.3. Die Ewaldsche Konstruktion.- 5.4. Gitterkonstantenbestimmung aus Drehkristallaufnahmen.- 5.5. Aufnahmeverfahren mit bewegtem Film.- 5.5.1. Weissenbergverfahren.- 5.5.2. Weitere Einkristallkameras.- 5.5.3. Einkristalldiffraktometer.- 5.5.3.1. Auswahl der Kristalle.- 5.5.3.2. Orientierungsmatrix und Gitterkonstanten.- 5.5.3.3. Messen der Intensitäten.- 6. Kristallstrukturanalyse.- 6.1. Anzahl der Formeleinheiten in der Elementarzelle.- 6.1.1. Berechnung der Anzahl der Formeleinheiten in Ba(N3)2.- 6.2. Punktgruppen und Raumgruppen.- 6.3. Raumgruppenbestimmung.- 6.4. Das Phasenproblem.- 6.5. Iterative Methoden der Kristallstrukturanalyse.- 6.5.1. Kristallstrukturanalyse von NaCl.- 6.6. Bestimmung der Elektronendichteverteilung mittels Fourierreihen.- 6.7. Pattersonsynthese.- 6.8. Direkte Methoden der Phasenbestimmung.- 6.8.1. Normalisierte Strukturfaktoren EH.- 6.8.2. Die Verteilung der EH-Werte.- 6.8.3. Strukturinvariante.- 6.8.4. Strukturseminvariante.- 6.8.5. Das Nachbarschaftsprinzip.- 6.8.6. Identitäten.- 6.8.7. Repräsentationen.- 6.8.8. Wahl des Koordinatenursprungs und Phasenbestimmung mittels der Sayre-Gleichung.- 6.8.9. Symbolische Addition.- 6.8.10. MultiSolution, Permutationsmethode.- 6.8.11. Durchführung Direkter Methoden.- 6.9. Isomorpher Ersatz.- 6.10. Anormale Dispersion.- 6.11. Strukturverfeinerung.- 6.11.1. Die Methode der kleinsten Fehlerquadrate (Least Squares).- 6.11.2. Differenzfouriersynthesen.- 6.11.3. Der Übereinstimmungsfaktor R.- 6.12. Interatomare Abstände und Winkel.- 6.13. Grenzen der Methode und Möglichkeiten.- 6.14. Kristallographische Programmsysteme.- 7. Anwendungsbeispiele für Röntgenuntersuchungen in der Chemie.- 7.1. Bestimmung kinetischer Daten.- 7.1.1. Die kinetische Verfolgung des Silberoxidzerfalles.- 7.2. Aufstellen eines Zustandsdiagramms.- 7.3. Aufstellen des Zustandsdiagramms für ein System Salz-Wasser.- 7.4. Festlegen optimaler Bildungsbedingungen.- 8. Anhang.- 8.1. Vektorrechnung.- 8.2. Tabellen und Tafeln.- 8.2.1. Die quadratische Form für kubische, tetragonale und hexagonale Systeme.- 8.2.2. Die Funktion % MathType!MTEF!2!1!+-
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\frac{{1 + {{\cos }^2}2\vartheta }}{{{{\sin }^2}\vartheta \cdot\cos \vartheta }}$$.- 8.2.3. Die Funktion % MathType!MTEF!2!1!+-
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\frac{{1 + {{\cos }^2}2\vartheta }}{{{{\sin }^2}\vartheta }}$$.- 8.2.4. Die Funktion % MathType!MTEF!2!1!+-
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\frac{1}{2}\left[ {\left( {\frac{{{{\cos }^2}\vartheta }}{{\sin \vartheta }}} \right) + \left( {\frac{{{{\cos }^2}\vartheta }}{\vartheta }} \right)} \right]$$.- 8.2.5. Einheitskreis zur Berechnung von cos 2 ? rhx und sin 2 ? hx.- 8.2.6. Atom- und Ionenradien.- Literatur.- Sachwortverzeichnis.