Развитие и применение методов моделирования рентгеновских дифракционных картин для структурной диагностики порошковых наноматериалов

• Автор: Яценко, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
Использованные обозначения и сокращения
Введение
Глава 1. Особенности дифракции для наноразмерных систем и методики РСА. Литературный обзор
1.1. Размерные эффекты в рентгеновской дифракции и методики их анализа
1.2. Метод моделирования дифракционных картин на основе формулы Дебая
1.2.1. Теория
1.2.2. Этапы развития метода Дебая
1.2.3. Учет различных форм и размеров частиц
1.2.4. Микроискажения в структуре и влияние поверхности
1.2.5. Расчет ансамблей частиц с дефектами упаковки
1.2.6. Некристаллические объекты
1.2.7. Двухфазные (многофазные) системы, в том числе, катализаторы на подложках
1.2.8. Системы ядро / оболочка
1.2.9. Биологические объекты
1.2.10. Целлюлоза
1.2.11. Нанокомпозиты Мо82/№(ОН)
1.2.12. Исследование сложных V - N6 - Мо - Те - содержащих оксидов
1.2.13. Алгоритмы и программы
1.3. Исследования упорядоченных ансамблей наночастиц и наноструктур
1.3.1. Дифракция на упорядоченных ансамблях наночастиц
1.3.2. Некоторые приметы упорядоченных систем наночастиц и нанопор
1.4. Заключение к главе
Глава 2. Разработка алгоритмов и программного обеспечения для РСА нанокристаллов
2.1. Назначение и структура программного обеспечения
2.1.1. Основные методики РСА нанокристаллов, реализованные в разработанном ПО
2.1.2. Логика ПО. Связь методов и их реализация
2.1.3. Описание и основные возможности программы

2.2. Алгоритм, основанный на использовании функции Дебая
2.2.1. Расчет координат атомов кристаллов различных форм
2.2.2. Расчет и сортировка межатомных расстояний
2.2.3. Тип хранения информации
2.2.4. Сравнение и точность хранения информации
2.2.5. Построение распределения межатомных расстояний
2.2.6. Параллельные вычисления
2.3. Расчет дифракционных картин интегрированием в обратном пространстве
2.3.1. Идея алгоритма
2.3.2. Равномерное распределение точек на сфере
2.3.3. Расчет дифракционных картин интегрированием в обратном пространстве по формуле Лауэ
2.3.1. Алгоритм расчета дифракции
2.4. Метод расчета РРА
2.5. Уточнение параметров модели
2.7. Заключение к главе
Глава 3. Тестирование, апробация ПО и некоторые примеры практического
применения
3.1. Т естирование ПО
3.2. Результаты тестирования на примере моделирования рентгенограммы
нанокристаллического образца MgO
3.3. Исследование образцов диоксида титана
3.4. Анизотропные частицы дигидрата оксида вольфрама и гидроксида магния..
3.5. Влияние направления роста частиц на дифракционную картину
3.6. Целлюлоза
3.7. Моделирование дифракции аморфного кремнезёма (8Ю2)
3.8. Моделирование дифракционной картины псевдобемита с ламеллярной
формой частиц
3.9. Заключение к главе
Глава 4. Изучение генезиса фазового состава при дегидрировании дигидрата оксалата железа
4.1. Введение
4.2. Экспериментальная часть

4.3. Результаты и их обсуждение
4.4. Изучение генезиса фазового состава при температурном воздействии
4.5. Заключение к главе

Глава 5. Алгоритмы и программа для расчета рассеяния на упаковках
наноразмерных объектов и мезопористых системах
5.1. Метод расчета дифракции от упорядоченных систем
5.2. Алгоритм расчета
5.3. Расчет дифракции для упорядоченных систем сферических частиц одинакового диаметра
5.4. Особенности дифракции структурированных мезопористых материалов
5.5. Заключение к главе
Основные результаты и выводы
Список литературы
Приложение

Рис. 11. Микрофотографии, экспериментальные и теоретические дифракционные картины для различных образцов целлюлозы, полученных из разного исходного сырья. Дифракция представлена для параллельного (II) и перпендикулярного (1) направления пучка к пленке образца [53].
При этом, кристаллиты обычно имеют нитевидную форму и очень малы в диаметре (обычно 2-5 нм), рис. 11. Также на рисунках представлены соответствующие
рентгенографические данные из работы [53], демонстрирующие разнообразие структурных видов пленок из целлюлоз и влияние ориентации съемки образцов (параллельно или перпендикулярно рентгеновскому пучку).
Особенности дифракции на подобных объектах детально рассмотрены в работе [54], представляющей собой обзор результатов исследований атомной структуры целлюлоз различного происхождения. Рассмотрены возможные модели областей ближнего упорядочения. Теоретические расчеты кривых распределения интенсивности рассеяния проводились в рамках модели хаотически разориентированных неискаженных и искаженных кластеров, представляющих собой пакет слоев (сеток) атомов, расположенных на заданных расстояниях друг от друга.
Рис. 12. Схемы моделей,
состоящих из нескольких слоев и искаженны путём: а) разворота слоев вокруг оси X; б) сдвига вдоль оси У; в) сдвига вдоль оси Ъ [54].