Способ определения кристаллографических координат поверхностей кристаллических тел

 

Изобретение относится к физическому материаловедению и может быть использовано для изученкя морфологии кристаллических тел, Цель изобретения - повышение эффективности морфологического исследования благодаря получению более полной информации. Сущность способа состоит в том, что неограненный образец-после его контроля фотогониометричесшм способом помещают, не изменяя пространственного положения относительно установочных элементов устройства, в рентгеновскую камеру , После рентгенографир вания зарегистрированную дифракционную картину сопоставляют с картой световых пучков , полученной на фотогониометре. Найдя затем соответствие между каждым световым пятном, полученным от граней, скола, и кристаллографическими осями, найденными рентгенографически, получают точную информацию о кристаллографии граней.сколов, 4 ил. С ю

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

CC ÖÈÀËÈÑTÈЧЕСКИХ гЕСПУБПИК (я) G 01 М 23/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЧ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644163/25 (22) 31.01.89 (46) 07.03.92, Бюл. ¹ 9 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н.В.Путивцева и А,И.Глазов (53) 621.386 (088.8) (56) Флинт Е.Е. Практическое руководство по геометрической кристаллографии. — М,:

Госгеолтехиздат, 1956, с. 165 — 175.

Глазов А.И, Новый фототониометрический метод исследования кристаллов, Записки Всесоюзного Минералогического общества, 1972, ч. 101, в,б, с. 463-468. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ ПО ЗЕРХНОСТЕЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ (57) Изобретение относится к физическому материаловедению и может быть использоИзобретение относится к физическому материаловедению и может быть использовано для изучения морфологии кристаллических тел..

Известен способ определения кристаллических тел, звключающийся в укреплении кристаллодержателя с кристаллическим телом на подвижной подставке двукружного отражательного гониометра, включении световога луча, юстировке и центрировке кристаллического тела, систематическом вращении его вокруг вертлкальной и горизонтальной осей с визуальным определением в оптической трубе отраженных лучей от гранных поверхностей Кристаллического тела и снятии отсчетов по вертикальному и горизонтальномулимбам, дающих сфериче„„.. О „„171РОЖА ва ю для изучения морфологии кристаллических тел, Цель изобретения — повышение эффективности морфологического исследования благодаря получению более полной ин< ормации. Сущность способа состоит в том, .то неограненный образец. после его контроля фотогониометрическим способом помещают, не изменяя пространственного поло>кения относительна cTBHooo÷íых элементов устройства, в рентгеновскую камеру, После рентгенографир вания зарегистрированную дифракционную картину сопоставляют с картой световых пучков, полученной на фотогониометре. Найдя затем соответствле ме>кду каждым световым пятном, полученным от граней скола, и крлсталлографическими осями, найденными рентгенографлчески, получают точную информацию о кристаллографии граней.сколов,4 ил, ские координаты гранных поверхностей, по которым определяют их кристаллаграфические координаты, На,Goree близким по технической сущности к предлагаемому является способ фотогониометрического определения кристаллографических координат гранных поверхностей кристаллических тел, включающий размещение кристаллического тела в фокусе параболического зеркала в необ::одимой ориентировке, воздействие на него световым потоком и фиксацию отраженных от ега граней поверхностей лучей на светочувствительной пленке, по расположению которых определя ют кристаллографичбские координаты гранных поверхностей, 1718070

20

Недостатком данного способа является невозможность определения кристаллографических координат поверхностей любых неограниченных кристаллических тел вследствие невозможности визуального определения их осей симметрии для необходимой ориентировки кристаллических тел относительно светового луча, При невозможности показать на светочувствительной пленке направление осей координатного репера кристаллического тела определение координат поверхностей не представляется ,Возможным.

Цель изобретения — повышение эффективности морфологического исследования благодаря получению более полной информации и расширение области применения способа за счет обеспечения возможности определения кристаллографических координат гранных поверхностей любых неограненных кристаллических тел (зерен).

Цель достигается тем, что в способе определения кристаллографических координат поверхностей кристаллических тел, включающем размещение кристаллическоro тела в фокусе параболического зеркала, воздействие на него световым потоком и фиксацию отраженных от его гранных поверхностей лучей на светочувствительной фотопленке, после фиксации отраженных лучей на светочувствительной фотопленке на кристаллическое тело, не изменяя его пространственной ориентировки, направляют полихроматический пучок рентгеновских лучей, регистрируют лауэдифракционную картину на пленке, однозначно ориентированную относительно светочувствительной пленки, устанавливают положение кристаллографических осей изучаемого кристаллического тела в системе координат, связанной со светочувствительной пленкой, и находят пространственное положение нормалей к гранным поверхностям по положению пятен на светочувствительной пленке и установленному положению кристаллографических осей.

На фиг.1 схематически показано устройство фотогониометра с параболическим зеркалом; на фиг.2 — устройство для рентгеновской съемки неподвижно укрепленного кристаллического тела; на фиг.3 — графическое Определение координат Х и У следа светового луча на гномонической проекции поверхностей кристаллического тела; на фиг.4- распространение рентгеновских лучей при проведении рентгеновской съемки.

Фотогониометр (фиг.1) состоит из неподвижно укрепленного источника 1 света, Перед ним располагается зеркало 2 (параболическое) с отверстием в центре для прохождения световых лучей. На выходной сто- . роне зеркала установлена кассета 3, пред "ацляющая собой прямоугольную пластинку из органического стекла с отверстием на оси зеркала. В зазоре между краем зеркала с пластинкой помещается светочувствительная пленка. Кристаллодержатель 4 состоит из цилиндрического стержня, име-. ющего возможность перемещаться вдоль оси прибора и вращаться, На переднем торце кристаллодержателя устанавливается магнитный кристаллоносец 5, представляющий собой магнитную цилиндрическую пластину с укрепленным на ней пластилиновым конусом,-к которому крепится кристалл 6..

{стрелкой показано направление хода первичного и отраженного световых лучей).

В качестве источника 1 света можно использовать лазер или коллиматор.

Устройство для рентгеновской сьемки

{универсальная камера КРОН-2, стандартная камера КРОС) состоит из рентгеновской трубки 7 (фиг.2). Перед ней на подставке 9. перпендикулярно оси трубки,: укрепляется кассета 8 с центральным отверстием для прохождения рентгеновского луча, в. которую вставляется рентгеновская. пленка, -На той же подставке устанавливается металлическая пластина 10 с расположенным на оси прибора магнитным кристаллоносцем 5 и . укрепленным.на нем кристаллом 6. Расстояние от кассеты до кристалла 35 мм (стрелкой показано направление хода рентгеновских лучей).

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Кристаллическое тело 6 укрепляют с помощью пластилина на торце магнитного кристаллоносца 5, который переносят на конец кристаллодержателя 4. В кассету 3 вставляют светочувствительную пленку. С помощью кристаллодержателя кристаллическое тело вводят.в фокус зеркала 2, включением источника 1 света экспонируют фотоснимок. На кристаллоносце отмечают вертикальное направление. Затем кристаллоносец с кристаллическим телом, не изменяя его пространственной ориентировки, укрепляют на.металлической пластине 10 и помещают в рентгеновскую камеру. B кассету 8 вставляют рентгеновскую пленку.

Включением рентгеновской трубки 7. некоторое время производят экспонирование рентгеновской пленки.

При освещении кристаллического тела (многогранника) параллельным пучком световых лучей от различно. ориентированных участков его поверхности наблюдается отражение первичных лучей, угол р падения

1718070 лучей равен, углу отражения. При вторичном отражении этих лучей от параболического зеркала они попадают на светочувствительную фотопленку. Положение следов лучей на плоскости фотопленки определяется, с помощью модифицированного полярного уравнения параболы ! =*.

1+гсоэ 2р где P — параметр параболы; е- эксцентриситет.

Координаты следов лучей на пленке определяются по формуле у з!п2 р х=! cos2p (2)

Уравнение (3) соответствует аналитическому выражению гномонической проекции поверхностей кристаллического тела. Зная

P параболы и измерив по снимку у, определяют р (фиг.3). Однако, поскольку неизвестна ориентировка осей координатного репера кристаллического тела относительно первичного луча, вычисленный угол р не является истинным. Для получения истинного ñT необходимо onределить пространственную ориентировку кристаллического тела. Для этого, не изменяя его пространственной ориентировки кристаллическое тело вместе с кристаллоносцем переносят в рентгеновскую камеру и укрепляют на специальной подставке.

Включают рентгеновский пучок, снимают лауэграмму. Падая на кристаллическое тело, рентгеновский луч длиной волныА отразится от одной иэ. кристаллических плоскостей hkl лишь под таким углом а, который будет удовлетворять уравнению

Вульфа-.Брегга.

Отраженные от этих плоскостей лучи фиксируются на рентгеновской пленке, причем угол а падения (или отражения) можно определить исходя иэ соотношения

I щ2а = где — расстояние пятна до центра рентгенограм мы, О - расстояние от кристаллического тела до рентгеновской пленки (фиг.4).

Расположение следов рентгеновских лучей на рентгеновской пленке зависит от того, как ориентировайы соответствующие плоскости относительно первичного пучка.

По полученной лауэграмме определяют ориейтировку кристаллического тела. Для этого по формуле (1) .определяют углы, ха- . рактеризующие положения отражающих плоскостей на стереографической проекции. С их помощью строят стереографическую проекцию кристаллического тела в изучаемой ориентировке. Путем измерения углов между плоскостями на полученной стереографической проекции и сравнивая

5 их с наиболее характерными углами между гранями идеального кристалла данного кристаллического тела определяют характерные углы, плоскости и оси координатного репера кристаллической решетки, присваи10 вают им соответствующие индексы и вычисляют ихугловые координаты р и р.

Зная направление оси координатного репера кристаллического тела определяют истинные значения углов рист либо графи15 чески, сравнивая полученную,на светочувствительной .пленке тномоническую проекцию кристаллического вещества с гномонической проекцией идеального кристалла того же вещества. в исследуемой

20 установке, либо математически, рассчитав полученные на светочувствительной пленке углы в новой системе координат, взяв ось координатного репера высшего порядка за ось Z.

25 Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что он обеспечивает возможность определения кристаллографических координат поверхностей любых неограненных кристаллических тел.

30 В лабораторной установке, реализующей предлагаемый способ, использовался фотогониометр с параболическим зеркалом и рентгеновская установка УРС-50. В качестве источника света в фотогониометре ис35 пользовался гелиевый лазер, образующая параболического зеркала—

5 см, диаметр — 15 см. При получении фотоснимков с помощью фотогониометра использовалась фотопленка ФТ-41, чувств.

40 0,75ед.

Как показали лабораторные испытания, время, необходимое для морфологического изучения партии сырья драгоценных и полудрагоценных камней из 100 шт. (из них 30

45 кристаллы) pGBHo времени визуального ми- нералогического описания (частично с помощью фотогониометра), одна при этом вся партия сырья (100 шт.) подготовлена к опе рациям обработки. В случае визуального

50 минералогического описания в обработку поступает только около 30 сырья, а 700 бракуется. Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает высокий коэффициент использования первично55 го сырья при подготовке его к обработке.

Формула изобретения

Способ определения кристаллографических координат поверхностей кристалли1718070

Составитель В, Инякина

Техред M.Moðãåêòàë Корректор Т. Палий

Редактор О. Хрипта

Заказ 875 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ческих тел, заключающийся в том, что кристаллическое тело размещают в фокусе параболического зеркала, направляют на него световой пучок и фиксируют на светочувствительной пленке пятна от лучей, отраженных от плоскостей огранки, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности морфологического исследования благодаря получению более полной информации, на кристаллическое тело, не изменяя

его пространственного положения, направляат полихроматический пучок рентгвновскихлучей,, регистрируют лауэ-дифракционную картину на пленку, однозначно ориентированную относительно светочувствительной пленки, устанавливают положе5 ние кристаллографических осей изучаемего кристаллического тела в системе координат, связанной со светочувствительной пленкой, и находят пространственное положение нормалей огранки по положению пятен на

10 светочувствительной пленке и установленному положению кристаллографммеаких осей.