F7030 Rentgenový rozptyl na
tenkých vrstvách
O. Caha
PřF MU
Prezentace k přednášce
Numerické simulace
Příklady experimentů
Vybrané vztahy
Sylabus1. Experimentální technika: zdroje, vznik rtg záření, goniometry, optické prvky (monochromátory, kolimátory,
zrcadla, fokusační optika), detektory. Základní experimenty: polykrystalové a monokrystalové metody,
mapování reciprokého prostoru
2. Kinematická teorie rozptylu: úvod do teorie rozptylu, rozptyl na elektronu, izolovaném atomu, krystal,
strukturní a geometrický faktor, omezená velikost krystalu
3. Difrakce na polykrystalech I: strukturní faktor, velikost krystalitu (Scherrerova formule), vliv deformace na
polohy a šířky difrakčních maxim, zbytková napětí, kvantifikace fázového složení (vnitřní normál)
4. Polykrystaly II: Full profile fitting; Textury, ODF (orientation distribution function); Debyeův vztah, PDF
(pair distribution function).
5. SAXS: teoretický popis, řídké roztoky – Guinierův a Porodův vztah, uspořádané částice – long range a
short-range order
6. Dokonalé, téměř dokonalé krystaly, epitaxní vrstvy: Kinematická teorie na monokrystalu a epitaxní vrstvě
– polohy difrakcí, truncation rod, deformace v epitaxní vrstvě, relaxace. Mozaikový krystal
7. Dynamická teorie rtg reflexe: Jednovlnná aproximace – hloubka vniku, reflexe na hladkém rozhraní,
multivrstvy (formalismus přenosové matice), TRXRF
8. Dynamická teorie rtg difrakce: Dvojvlnná aproximace: případ Bragg a Laue, Borrmannův jev, stojatá vlna,
GID, epitaxní vrstvy
9. Semikinematická teorie I: DWBA, Rozptyl na drsných rozhraních – popis drsného rozhraní, příklady:
fraktálové rozhraní, dvouúrovňové, vicinální, spekulární odraz a nespekulární rozptyl, drsné multivrstvy
10. Semikinamatická teorie II: GISAXS na částicích na povrchu a uvnitř vzorku, Difuzní rozptyl na defektech
v krystalu v okolí difrakce
11. Experimentální rozlišení Experimentální rozlišení v reciprokém prostoru: analyzer streak, detector
streak, monochromator streak, DuMondovy grafy, disperzní a nedisperzní uspořádání, koherenční šířka a
délka
12. Další rentgenové metody: Fluorescenční spektroskopie, absorpční spektroskopie – XAFS, XMCD.
SAXS
Izolovaná částice
SAXS
Izolovaná částice
SAXS
Limita malých Q
Guinierův vztah:
Kinematická teorie
SAXS, rozptyl na kouli, Guinierův graf – log(I) jako funkce Q2
SAXS
Porodův zákon – limita velkých Q
Kinematická teorie
SAXS, rozptyl na kouli, Porodova aproximace: intenzita úměrná Q-4
Kinematická teorie
SAXS, rozptyl na kouli, Guinierova a Porodova aproximace
SAXS
Porodův invariant
SAXS
Distance distribution function p(r)
SAXS
SAXS
Uspořádané částice
Short-range order
Hendricks-Teller model,
Pukite Surf. Sci 161, 39 (1985).
Kinematická teorie
Maloúhlý rozptyl na uspořádaných částicích
Kinematická teorie
Maloúhlý rozptyl na uspořádaných částicích
Kinematická teorie
Maloúhlý rozptyl na uspořádaných částicích
SAXS
Long-range order
Kinematická teorie
Maloúhlý rozptyl na uspořádaných částicích
Kinematická teorie
Maloúhlý rozptyl na uspořádaných částicích
Kinematická teorie
Maloúhlý rozptyl na uspořádaných částicích
SRO:
Tuhé koule
Kinematická teorie
Maloúhlý rozptyl na uspořádaných částicích v 2D
Poloha částic Monte Carlo simulace pro minimální vzdálenost 1 Intenzita v rec. prostoru
Pravděpodobnost nalezení částice na vzdálenosti směrově středovaná intenzita
SAXS