Rozpraszanie dyfuzyjne i metoda Rietvelda w badaniach materiałów nanokrystalicznych

Karolus, M.; Łągiewka, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Rozpraszanie dyfuzyjne i metoda Rietvelda w badaniach materiałów nanokrystalicznych

Autorzy

Karolus M. , Łągiewka E.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Diffusion Scattering and Rietveld Refinement in studying on nanocrystalline materials

Języki publikacji

Abstrakty

Niniejsza praca ma charakter metodyczny i jej podstawowym celem jest opracowanie procedury pozwalającej na wspólne wykorzystanie metody RDF i metody Rietvelda do opisu modelu budowy materiałów nanokrystalicznych wykazujących rentgenowski obraz dyfrakcyjny, tak jak materiały amorficzne, oraz określenie warunków stosowalności połączenia tych metod. Opierając się na analizie dyfuzyjnego rozpraszania promieniowania rentgenowskiego, na przykładzie nanokrystalicznych stopów Cu-Cd wykreślono funkcje RDF, z których wyznaczono wartości promieni i liczb koordynacyjnych, a także przybliżony model struktury. Korzystając z tych danych zastosowano procedurę Rietvelda, w której zmieniając takie wielkości jak: współczynniki dopasowania tła, funkcje opisujące kształt i szerokość połówkową linii dyfrakcyjnej, parametry komórki elementarnej, współrzędne położenia atomów, parametry obsadzeniowe (POP) i temperaturowe, wykreślano dyfraktogram teoretyczny i porównywano go z eksperymentalnym aż do otrzymania najlepszego dopasowania, tj. do uzyskania najmniejszych wartości czynników R. Uzyskane ostatecznie parametry budowy badanych materiałów posłużyły do wyrysowania modeli hipotetycznych "komórek elementarnych" badanych stopów. W pracy wykazano, że taki sposób postępowania dla materiałów nanokrystalicznych jest możliwy i prowadzi do określenia najbardziej prawdopodobnego modelu ich budowy. Z tego względu w podsumowaniu podano kolejne etapy realizacji zaproponowanej procedury.

The aim of this paper was to prepare the procedure connecting the Radial Distribution Function Method and The Rietveld Refinement Method to study the nanocrystalline structure model. The conditions for applying these two methods were also studied. On the basis of the Radial Distribution Function obtained for nanocrystalline Cu-Cd alloys, the coordination numbers and radii of coordination spheres were determined. These results led to the first approximation of the model structure. Then the Rietveld Refinement Method was used to obtain the more likely model structure. The background, shape and FHWM of the diffraction line, parameters of unit cell x, y, z-parameters and POP parameters were refined during the whole procedure. The final results of Rietveld Refinement were used as the base for drawing the structure model of the hypothetical "unit cell". It was shown that the procedure described in this paper may be applied for selecting the most probable model structure of nanocrystalline materials.

Słowa kluczowe

rozpraszanie dyfuzyjne RDF metoda Rietvelda materiał nanokrystaliczny stop model struktury model hipotetyczny komórka elementarna

Diffusion Scattering RDF Radial Distribution Function Rietveld refinement nanocrystalline materials alloy structure model hypothetical model unit cell

Wydawca

Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego

Czasopismo

Archiwum Nauki o Materiałach

Rocznik

1999

Tom

T. 20, nr 4

Strony

207--239

Opis fizyczny

Bibliogr. 56 poz., tys.

Twórcy

autor

Karolus M.

Instytut Fizyki i Chemii Metali, Uniwersytet Śląski, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

autor

Łągiewka E.

Instytut Fizyki i Chemii Metali, Uniwersytet Śląski, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

Bibliografia

[1] M. Niewiara, E. Łągiewka, Fizyka i Chemia Metali, t. 12, 102 (1993).
[2] Y. Waseda: The Structure of Non-crystalline materials, McGraw-Hill, New York 1979.
[3] H. M. Rietveld, Acta Cryst, 20, 508 (1966).
[4] H. M. Rietveld, Acta Cryst., 22, 151 (1967).
[5] H. M. Rietveld, J. Appl. Cryst, 2, 65 (1969).
[6] M. A. Short, Acta Cryst., 14, 486 (1961).
[7] Don T. Cromer, The Journ. of Chem. Phys, 50, 4857 (1969).
[8] W. Ruland, J. Appl. Phys, 15, 1301 (1964).
[9] C. W. Dwigging Jr, Acta Cryst, A 28, 155 (1972
[10] C. W. Dwigging Jr, D. A. Park, Acta Cryst., A 27, 264 (1971)
[11] R. Diduszko: Program obliczający rozkład radialny atomów (RDF) w dyfrakcji rentgenowskiej materiałów amorficznych, Ośrodek Badań Rozwojowych Elektroniki Próżniowej, Warszawa 1998
[12] B E. Warren, R. L. Mozzi, Acta Cryst., 21, 459 (1966).
[13] G. R. Mitchell, A. H. Windle, J. Appl. Cryst., 13, 135 (1980).
[14] S. L. Strong, R. Kaplow, Acta Cryst., 23, 38 (1967).
[15] J. Milberg, J. Appl. Phys, 29, 64 (1958).
[16] H. P. Klug, L. E. Alexander, X-ray Diffraction Procedures for Polycrystalline and Amorphous Materials, John Wiley, New York 1959.
[17] Z. Bochyński, Badanie struktury i stopnia wewnętrznego uporządkowania w nieorganicznych szkłach tlenkowych, Wyd. Naukowe Uniwersytetu im. A. Mickiewicza, Poznań 1980.
[18] M. Niewiara, E. Łągiewka, J. Podwórny, Materials Science Forum, vol. 166-169, 387 (1994).
[19] J. C. Umanskij, Rentgenografia metalov, Izd. Moskovskogo Universiteta, Moskva 1967.
[20] International Tables for X-ray Crystallography, vol. 3, Kynoch Press, Birmingham 1952.
[21] L. I. Mirkin, Spravoćnik po rentgenostrukturnoj analizu polikrystalov, Gosudarstviennoje Izd. Fizikomatematićeskoi Literatury, Moskva 1961.
[22] C. N. J. Wagner, Journ. of Non-Crystalline Solids, 31, 1 (1978).
[23] B. J. Thijsse, J. Appl. Cryst, 17, 61 (1984).
[24] B. Thijsse, Jilt Sietsma, Journ. of Non-Crystalline Solids, 61, 361 (1984).
[25] M. Niewiara, E. Łągiewka, Proceedings of the Conference: Physics for Industry, Industry for Physics, Kraków 1991.
[26] V. I. Ivieronova, G. B. Rebkević, Teoria rassiejania rentgenowskich lucej, Izd. Moskovskogo Universiteta, Moskva 1978.
[27] D. W. Hukins, X-ray Diffraction by Disordered and Ordered Systems, Pergamon Press, Oxford 1981.
[28] V. I. Ivieronova, A. A. Kacnielson, Bliźnij pariadok v tvierdych rastvorach, Izd. Nauka, Moskva 1977.
[29] M. Sakta, N. Cowlam, H. A. Davis, Journ. of Non-Crystalline Solids, 46, 329 (1981).
[30] I. Hargittai, W. J. Orville-Thomas (ed.), Diffraction Studies on Non-crystalline Substances, Akademiai Kiado, Budapest 1981.
[31] R. Zallen, Fizyka ciałl amorficznych, PWN, Warszawa 1994.
[32] J. E. Enderby, D. M. North, P. A. Egelstoff, Phil. Mag, 14, 961 (1966).
[33] C. N. J. Wagner, The Journ. of Vacuum Sci. and Techn., 6, 4, 650 (1969).
[34] A. Le Bail, Journ. of Non-Crystalline Solids, 183, 39 (1995).
[35] R. A. Young, P. Desai, Arch. nauki o mat., 10, 71 (1989).
[36] R. J. Hill, C. J. Howard, J. Appl. Cryst., 20, 467 (1987).
[37] D. W. Bish, S. A. Howard, J. Appl. Cryst., 21, 86 (1988).
[38] B. H. O'Connor, M. D. Raven, Powder Diffraction, 3, 2 (1988).
[39] R. A. Young, P. E. Macki e, R. B. von Dreele, J. Appl. Cryst., 10, 262 (1977).
[40] E. Jansen, W. Schófer, G. Will, J. Appl. Cryst., 27, 492 (1994).
[41] R. A. Young, The Rietueld Method, International Union of Crystallography, University Press, Oxford 1993.
[42] R. A. Young, D. B. Wiles J. Appl. Cryst, 15, 430 (1982).
[43] R. I. Smith, A. R. West, I. Abrahams, P. G. Bruce, Powder Diffraction, 5, 137 (1990).
[44] E. Jansen, W. Schafer, G. Will, J. Appl. Cryst, 27, 492 (1994).
[45] H. Krztoń, M. Niewiara, Physica Scripta, 5, 98 (1995).
[46] R. J. Hill, J. C. Madsen, Powder Diffraction, 2, 146 (1987).
[47] R. J. Hill, J. C. Madsen, J. Appl. Cryst, 17, 297 (1984).
[48] M. Niewiara, J. Podwórny, E. Łągiewka, Nukleonika, 3, 71 (1994).
[49] H. Krztoń, M. Niewiara, Proceedings of the X VI Conference on Applied Crystallography, Cieszyn 1994, s. 403-408.
[50] M. Niewiara, M. Socha, E. Łągiewka, Arch. nauki o mat, 18, 205 (1997).
[51] E. Łągiewka, L.Pająk, Thin Solid Films, 198, 211 (1991).
[52] W. N. Schreiner, In Adv. X-ray Anal, 26, 141 (1983).
[53] CRYSTALLOGRAPHICA, 1.0 Tutorial Guide, product of Oxford Cryosystems.
[54] E. Łągiewka, L. Pająk, Fizyka i Chemia Metali, 11, 46 (1992).
[55] M. Niewiara, D. Gaweł, E. Łągiewka, Proceedings of the X VII Conference on Applied Crystallography, Wisła 1997.
[56] M. Niewiara, E. Łągiewka, Proceedings of the X VII Conference on Applied Crystallography, Wisła 1997, s. 160-163.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BOS1-0010-0030