Röntgensugárzást alkalmazó fıbb tudományterületek

Hasonló dokumentumok
Röntgenanalitika. Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) Röntgenfluoreszcencia (XRF) Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

Röntgenanalitikai módszerek I. Összeállította Dr. Madarász János Frissítve 2016 tavaszán

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

1. Röntgensugárzás és méréstechnikája

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

Diffrakciós szerkezetvizsgálati módszerek

Röntgensugárzás. Karakterisztikus röntgensugárzás

Kvalitatív fázisanalízis

Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

Fizikai kémia Diffrakciós módszerek. Bevezetés. Történeti áttekintés

Röntgendiffrakciós fázisanalízis gyakorlat vegyész és környezettudomány Lovas A. György

Vázlatos tartalom. Szerkezet jellemzése és vizsgálata Szilárdtestek elektronszerkezete Rácsdinamika Transzportjelenségek Mágneses tulajdonságok

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Röntgendiagnosztika és CT

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

Röntgendiagnosztika és CT

OXIDE BASED BALLISTIC CERAMICS USED IN BODY ARMORS FRANK GYÖRGY

Az elektromágneses hullámok

P vízhullámok) interferenciáját. A két hullám hullámfüggvénye:

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Radioaktív sugárzás elnyelődésének vizsgálata

A röntgen-pordiffrakció lehetőségei és korlátai a kerámia vizsgálatokban

Szerkezetvizsgálat ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS (BSc)

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Optika 8. (X. 5)

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Kondenzált anyagok fizikája 1. zárthelyi dolgozat

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Orvosi biofizika II. Orvosi Biofizika II. Az X-sugár. Röntgen- sugárzás Előállítás, tulajdonságok

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

Röntgensugárzás, röntgendiffrakció Biofizika szeminárium

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Abszorpciós spektroszkópia

2. Előadás: A röntgensugárzás. Irodalom. Mikroszkóp vs diffrakciós módszerek Röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálat fehérjekrisztallográfia

Modern fizika laboratórium

Röntgen. W. C. Röntgen. Fizika-Biofizika

Abszorpciós fotometria

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

A röntgensugárzás, mint analitikai reagens

Arany-Tóth Attila. Sebészeti röntgenvizit: Általános radiológia - előadás

Abszorpció, emlékeztetõ

Lövedékálló védőmellényekben alkalmazott ballisztikai kerámia azonosítása az atomsíkok közti rácssíktávolságok alapján

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

A röntgensugárzás keltése Fékezési vagy folytonos Rtg sugárzás. Röntgensugárzás. A röntgensugárzás elektromágneses sugárzás

EGYKRISTÁLY RÖNTGEN DIFFRAKCIÓ

Ψ - 1/v 2 2 Ψ/ t 2 = 0

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Szervetlen komponensek analízise. A, Atomspektroszkópia B, Molekulaspektroszkópia C, Elektrokémia D, Egyéb (radiokémia, termikus analízis, stb.

Abszorpciós fotometria

A hőmérsékleti sugárzás

Röntgen-fluoreszcencia spektrometria (XRF) gyakorlat

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Röntgen-gamma spektrometria

Finomszerkezetvizsgálat

Szerkezetvizsgálat szintjei

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

Abszorpciós fotometria

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Szinkrotronspektroszkópiák május 14.

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Röntgendiagnosztikai alapok

IDTÁLLÓ GONDOLATOK MOTTÓK NAGY TERMÉSZET TUDÓSOK BÖLCS GONDOLATAIBÓL A TUDOMÁNY ÉS A MINDEN NAPI ÉLET VONAKOZÁSÁBAN

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

RÖNTGENDIFFRAKCIÓ 1 RÖNTGENDIFFRAKCIÓ 1. BEVEZETÉS

A fény tulajdonságai

Az optika tudományterületei

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

SZERKEZETVIZSGÁLAT. ANYAGMÉRNÖK BSc KÉPZÉS (nappali munkarendben) TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

dinamikai tulajdonságai

Abszorpciós fotometria

13 RÖNTGENFLUORESZCENCIA ANALÍZIS

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Anyagvizsgálati lehetőségek a SZIKKTI Labor Kft. - ben

NAGYFELBONTÁSÚ REPÜLÉSI IDŐ DIFFRAKTOMÉTER A BUDAPESTI NEUTRON KUTATÓKÖZPONTBAN

3. GAMMA-SUGÁRZÁS ENERGIÁJÁNAK MÉRÉSE GAMMA-SPEKTROMETRIAI MÓDSZERREL

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Szerkezetvizsgáló módszerek

Magspektroszkópiai gyakorlatok

EDX EBSD. Elméleti háttér Spektrumok alakja Gyakorlati alkalmazása

A röntgendiagnosztika alapjai

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

Lumineszcencia. Lumineszcencia. mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Lumineszcencia mindenütt. Alapjai, tulajdonságai, mérése. Kellermayer Miklós

A diffúz reflektancia spektroszkópia (DRS) módszerének alkalmazhatósága talajok ásványos fázisának rutinvizsgálatában

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

9. Fotoelektron-spektroszkópia

Mikroszerkezeti vizsgálatok

Általános radiológia - előadás. Arany-Tóth Attila. Radiológia-Aneszteziológia: 6. félév: 3 kredit

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Átírás:

Röntgensugárzást alkalmazó fıbb tudományterületek -Röntgenradiológia, Komputertomográfia (CT) -Röntgenfluoreszcens spektrometria (XRF) -Röntgenkrisztallográfia Röntgendiffrakció (XRD)

Történeti áttekintés 1895. W. K. Röntgen felfedezi a röntgensugárzást.(katódsugárcsı, ZnS-os ernyı, X-[ismeretlen]-sugárzás, X-ray, 1901. Nobel-díj) 1906. Ch. Barkla felfedezi, hogy a röntgensugárzás szóródik és az elemeknek vannak jellemzı röntgensugárzásai. (1917. Nobel-díj) 1912. M. von Laue bizonyította a röntgensugárzás hullámtermészetét kristályrácson való elhajlással. (1914. Nobel-díj) 1915. W. L. Bragg és W. H. Bragg Nobel-díjat kap a röntgendiffrakció kristályszerkezet-vizsgálata terén elért eredményeiért. 1917. A Philips cég röntgencsöveket kezd gyártani. 1935. Le Galley elkészíti az elsı röntgen pordiffraktométert. 1945. Friedman elkészíti az elsı röntgenspektrométert. 1948. A Philips cég elkezdi gyártani az elsı kereskedelmi röntgendiffraktométert. 1954. A Philips cég elkészíti az elsı kereskedelmi röntgenfluoreszcens spektrométert.

A röntgensugárzás Elektromágneses, nagy energiájú és nagy áthatoló képességő sugárzás. Jellemzıi: Energiája: E=h ν=h c/λ 0,125 125 kev Hullámhossza: 0,01-10 nm Csoportosítása: folytonos (fékezési) sugárzás karakterisztikus sugárzás

A röntgensugárzás elıállítása Izzókatódos röntgencsı (elektronokkal)

A röntgensugárzás kölcsönhatása Abszorpció az anyaggal Fotoelektromos hatás (pl. Fluoreszcencia) Szórás koherens diffrakció inkoherens Compton-féle

1. Abszorpció (elnyelıdés) x, rétegvastagság, ρ, sőrőség, µ m, tömegabszorpciós tényezı A µ m rendszám (Z) és hullámhossz (λ) függése: N A, Avogadro szám, A, atomtömeg Keverékekre, vegyületekre: Az átlagos µ m,t : w i, atomi tömegtörtek m I I 0 = e N = k Z A µ ρ x 4 3 A 3 3 m Z µ λ λ n = µ µ w m, T m, i i i= 1

1. Abszorpció (elnyelıdés) µ m,pt K L I-III Hullámhossz, λ (Å) Abszorpciós élek: K-, L I -, L II -, L III -, M I-V, N I-VII,... stb. Ugrásszerően változik a µ m. Belsı (atomtörzsi) ionizáció játszódik le. A lezárt atomhéjak elektronkötési energiájára, energiaszintjeire következtethetünk.

E E=h c/λ emissziója. 2. Fluoreszcencia λ λ 3 0 λ 1 V N M L K E 2 E 3 E 1 Stabilizálódás E i =hν i = E i röntgenfotonsorozat karakterisztikus röntgensugárzás kibocsátásával Karakterisztikus röntgenvonalak Nagy rendszámú elemek több karakterisztikus vonalat emittálnak; λ 0 < λ 1, λ 2, λ 3,...emittált röntgensugarak (fluoreszcencia); A lezárt atomhéjak energiaszintjeinek különbségeire következtethetünk.

3. Diffrakció (koherens szórás) Diffrakció (hullámok elhajlása és interferenciája) alapfeltétele: λ rtg ~d rács λ Bragg-egyenlet: s = ( n) λ = 2d sinθ A periodikusan ismétlıdı, hosszútávú rendet mutató kristályrácson erısítés csak kitőntetett irányokban jelentkezik, egyéb irányokban teljes kioltás tapasztalható. Az erısítés geometriai feltételét a Bragg-egyenlet adja meg (az interferáló hullámok útkülönbsége egyezzen meg azok hullámhosszának egészszámú többszörösével): s = 2 d sinθ = (n) λ λ, a röntgensugarak hullámhossza (Å), n = 1, 2, 3,..., kis egészszám (ált. n=1-nek tekintjük), d, az elhajlást okozó síksereg jellegzetes rácssíktávolsága (Å), θ, a röntgensugár szöge

Röntgendiffrakció (XRD) Hatékony, roncsolásmentes anyagvizsgálati módszer, amellyel az anyagok (porok, szilárd és folyadék minták) fázisösszetételét, szerkezetét, textúráját stb. vizsgálhatjuk.

XRD fıbb alkalmazási területei: - Egyetemeknél és kutató intézeteknél új anyagok fejlesztése; - Gyártási folyamat ellenırzése; - A polimorf módosulatok (hatóanyagok) vizsgálata; - Geológiai minták fázisösszetételének elemzése; - Kerámiák gyártási paramétereinek optimálása; - Egy fázis kristályosodottságának jellemzése; - Az amorf fázis meghatározása.

Kristályos és amorf állapot

Kristályosztályok

Elemi cella 14 Bravais rács 32 kristály osztály 230 tércsoport

Miller-index

Röntgenpordiffrakció Diffrakció véletlenszerően rendezetlen (orientáció mentes) finom poron adott (λ = állandó, ismert) hullámhosszúságú (monokromatikus) sugárnyalábbal: A kristálytanilag azonos síkseregek reflexiói sugárkúpokba rendezıdnek, amelyek félkúpszögei éppen 2θ i nagyságúak lesznek, segítségükkel az egyes d i jellemzı rácstávolságok meghatározhatók az egyes 2θ i -k mérésén keresztül (n=1, feltételezésével): s = ( n) = 2d sin i i λ θ ( n) 2sin i Pordiffrakciós kép: d i (2θ i ) - I rel (= 100 I i /I 100% ) adatpár-sorozat A pordiffrakciós kép minden kristályos fázisra egyedileg jellemzı (bár hasonló szerkezeteknél hasonlók lehetnek) Az egyes kristályos anyagok (vegyületek, elemek) minıségük szerint azonosíthatók (kristályos fázisok, pl. módosulatok, eltérı oxidációs fokú oxidok, eltérı savanyúságú sók, vesekövek azonosítása); Még kristályaik keverékében is megtartják önálló diffrakciós képüket röntgendiffrakciós fázisanalízis (XRD), azonosítás szilárd keverékeikben; d i = λ θ

Röntgenpordiffrakció Fázisösszetétel minıségi és mennyiségi meghatározása. Röntgendiffraktométer részei: Röntgencsı (Cu, Cr, Mo anód), generátor; Rések: Soller-rés, divergencia rés; Mintatartó; Goniométer; Rések: vevırés, Soller-rés, szórást csökkentı rés; Monokromátor; Detektor (proporcionális, szcintillációs, szilárdtest)

Röntgencsı, generátor

Röntgencsı

Reflexiós geometria

Detektorok Proporcionális (Xe, Kr gázzal töltött) Szcintillációs (pl. NaI/Tl) Félvezetı (Si(Li), Ge(Li))

Monokromatikus sugárzás elıállításához használt módszerek β- szőrı Pulzus magasság kiválasztó Monokromátor Félvezetı detektor

β- szőrı A röntgensugárzás spektruma (a) szőrés elıtt és (b) után

Pulzus magasság kiválasztó

Monokromátor

Minta elıkészítés Minta: por, gél, folyadék Mintatartó Homogenitás Abszorpció Vastagság és behatolási mélység Felhelyezés utáni geometriai helyzet Simaság Szemcseméret, és krisztallit-méret Kitőntetett orientáció

Röntgendiffrakciós adatgyőjtés és értékelés Minta készítése és behelyezése Készülék paraméterek kiválasztása (kv, ma, divergencia és vevı rés) Adatgyőjtés (szögtartomány, lépésköz, léptetési idı) Felvétel kezelése (simítás, háttér, Kα 2 eltávolítás, csúcs pozíció, 2θ kalibráció)

Minıségi fáziselemzés lépései A háttér, a csúcs pozíció, intenzitás és szélesség meghatározása. A legerısebb vonalhoz viszonyított % intenzitások meghatározása. A csúcs lista szerkesztése. Nr. Hely ( 2θ) d-érték (Å) Rel. Int. (%) Intenzitás (cts) 1 24,4002 3,6481 1,17 53,19 2 29,4716 3,0309 4,32 196,96 3 33,7833 2,6532 21,43 977,14 4 38,1742 2,3576 100 4560,28

- A mért adatok összehasonlítása a referencia adatbázissal. - A fı fázisalkotó azonosítása. - A megmaradt vonalak alapján a következı fázis beazonosítása. -.

Röntgen-kártya