Luận văn Xác định hàm hấp thu tổng quát dùng nhiễu xạ X quang cho bề mặt Ellipsoid sử dụng phương pháp đo ψ (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Xác định hàm hấp thu tổng quát dùng nhiễu xạ X quang cho bề mặt Ellipsoid sử dụng phương pháp đo ψ (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀNG THÔNG XÁC ĐỊNH HÀM HẤP THU TỔNG QUÁT DÙNG NHIỄU XẠ X QUANG CHO BỀ MẶT ELLIPSOID SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO Ψ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S K C0 0 4 4 1 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀNG THÔNG XÁC ĐỊNH HÀM HẤP THU TỔNG QUÁT DÙNG NHIỄU XẠ X QUANG CHO BỀ MẶT ELLIPSOID SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10/2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀNG THÔNG XÁC ĐỊNH HÀM HẤP THU TỔNG QUÁT DÙNG NHIỄU XẠ X QUANG CHO BỀ MẶT ELLIPSOID SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ CHÍ CƯƠNG Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10/2014
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN HOÀNG THÔNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 21/10/1989 Nơi sinh: Bình Dƣơng Quê quán: Bình Dƣơng Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 85/12/4, P.Phú Lợi, tp.TDM, Bình Dƣơng Điện thoại: 0974.453 626 Điện thoại nhà riêng:0650.3833799 E-mail: hoangthongkcn@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 06/2012 Nơi học (trƣờng, thành phố): ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật tp.Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ THỰC TẬP HÀN. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 12/2011 tại ĐH.SPKT tp.HCM Ngƣời hƣớng dẫn:Kỹ sƣ NGUYỄN MINH CHÍNH 3. Trình độ ngoại ngữ: - Tiếng Anh: trình độ B1. - Tiếng Nhật: trung cấp. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 12/2013 Cty CỔ PHẦN TÔN ĐÔNG Á Kỹ sƣ cơ khí i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 ii
6. LỜI CẢM TẠ Sau hai năm theo học chƣơng trình đào tạo sau đại học tại trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, em đã trang bị đƣợc những kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dƣới hình thức luận văn thạc sĩ, tôi đã vận dụng những kiến thức mà mình đƣợc trang bị để tiến hành giải quyết bài toán đặt ra.Vì đề tài luận văn là nghiên cứu và giải quyết vấn đề khá mới mẻ nên lúc đầu tiếp cận em đã gặp khá nhiều khó khăn, vƣớng mắc. Nhƣng với sự tận tình của thầy hƣớng dẫn PGS.TS Lê Chí Cƣơng, cùng với sự hỗ trợ từ phía gia đình, bạn bè đồng nghiệp, cho đến nay luận văn của em đã đạt đƣợc những kết quả nhƣ mong muốn. - Đầu tiên, cho phép em gửi lời tri ân sâu sắc đến Quý thầy cô trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật tp. Hồ Chí Minh và đặc biệt là thầyLê Chí Cƣơng đã tận tình hƣớng dẫn em trong thời gian qua. - Cám ơn bố mẹ và anh chị trong gia đình luôn bên cạnh, động viên em trong suốt quá trình học tập đã qua. - Và cuối cùng là bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt chƣơng trình học này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ, động viên nhiệt tình của tất cả mọi ngƣời. Xin trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014 Học viên thực hiện luận văn iii
7. TÓM TẮT  Xác định hàm hấp thu của vật liệu trong nhiễu xạ tia X đã đƣợc nghiên cứu từ lâu. Trong đó có thể kể tới các nghiên cứu của Koistinen, Cullity, Taizo, ;các cơ sở lý thuyết này là nền tảng cho tính toán của các máy nhiễu xạ đơn tinh thể hiện nay. Tuy nhiên, sự hấp thụ tia X của vật liệu bị ảnh hƣởng bởi biên dạng vật mẫu, vì thế việc áp dụng công thức tính toán của một biên dạng sẽgây hạn chế và sai số khi nhiễu xạ cho các biên dạng khác. Do đó, tác giả chọn đề tài: “XÁC ĐỊNH HÀM HẤP THU TỔNG QUÁT DÙNG NHIỄU XẠ X QUANG CHO BỀ MẶT ELLIPSOID SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐO ”. Từ đó, ta tìm ra một công thức tổng quát, có thể biến đổi khi nhiễu xạ trên các bề mặt khác nhau. Sau quá trình nghiên cứu, tác giả đã tìm đƣợc hàm hấp thu tổng quát cho bề mặt Ellipsoid bằng phép đo ψ, cố định góc η và cố định góc η0. Sau đó, sử dụng phần mềm Matlab tiến hành phân tích, kiểm nghiệm công thức và mở rộng ra trong các trƣờng hợp mặt trụ, mặt phẳng cụ thể. iv
8. ABSTRACT  Determination of the absorption factor of the material by the X-ray diffraction has been investigated for a long time. Which may mention studies of Koistinen, Cullity, Taizo, ;this theoriesare the basis for the calculation of the single-crystal diffraction machine currently.However, the absorption factor of the material is affected by specimen profiles, so the application of a formula profile will be limited and cause errors when diffraction for the otherprofiles. Therefore, the writerchose topic: “DETERMINATION GENERAL ABSORPT FUNCTION USE X-RAY DIFFRACTION ON ELLIPSOID SURFACE APPLY BY Ψ MEASUREMENT METHOD”. From that, I find a the general formula, which can change when diffraction on defferent surfaces. After investigation process, the author found the general absorption function for surface Ellipsoid by ψ method, fixed-η and fixed-η0.Then,writer has used Matlab software to analysising, testing formula and expand in the cylinder case and the plane case. v
9. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách ký hiệu viii MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 2 3.Mục đích của đề tài 4 4. Ý nghĩa của đề tài 4 5. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 4 6. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài 4 7. Phƣơng pháp nghiên cứu 5 8. Kết cấu của luận văn 5 Chƣơng 1.TỔNG QUAN 6 1.1 Giới thiệu về tia X 6 1.2 Lịch sử của tia X 7 1.3 Tạo tia X 7 1.4 Đặc tính đƣờng bức xạ 8 1.5 Ứng dụng của tia X 9 1.6 Các nghiên cứu hàm hấp thu trƣớc đây 10 vi
10. Chƣơng 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Hiện tƣợng nhiễu xạ tia X 17 2.2 Mạng tinh thể 18 2.3 Định luật Bragg 21 2.4Các yếu tố ảnh hƣởng đến cƣờng độ nhiễu xạ LPA (Lorenz, hệ số phân cực, hàm hấp thụ) 24 2.5 Các phƣơng pháp đo ứng suất dùng nhiễu xạ X quang 28 Chƣơng 3.XÂY DỰNG MÔ HÌNH BÀI TOÁN 32 3.1 Xác định các điều kiện ban đầu 32 3.2 Phân tố nhiễu xạ 34 3.3 Xác định hàm hấp thu 34 Chƣơng 4. KHẢO SÁT HÀM HẤP THU TỔNG QUÁT 40 4.1 Trƣờng hợp cố định góc η 40 4.2 Trƣờng hợp cố định góc η0 42 4.3 Trƣờng hợp nhiễu xạ lên mặt trụ 46 4.4 Trƣờng hợp nhiễu xạ lên mặt phẳng 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 57 vii
11. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT  : bƣớc sóng. SWL : giới haṇ bƣớc sóng ngắn. 2 : góc nhiễu xạ Bragg. h,k,l:chỉ số Miller. (hkl): mặt phẳng nhiễu xạ. d(hkl) : khoảng cách giữa các mặt phẳng phân tử (hkl). n : phản xạ bậc cao. h : hằng số Plank. V : hiêụ điêṇ thế của điã . (P) : măṭ phẳng nhiễu xạ chƣ́ a tia tới và tia nhiễu xạ. (Q) : măṭ phẳng vuông góc với mặt phẳng nhiễu xạ và chƣ́ a hƣớng đo ƣ́ ng suất. ψ : góc tạo bởi phƣơng pháp tuyến của mẫu đo với ph ƣơng pháp tuyến của ho ̣măṭ phẳng nguyên tƣ̉ nhiêũ xa.̣ ψo : góc tạo bởi phƣơng pháp tuyến của mẫu đo và tia tới X .  : là góc tạo bởi tia tới (tia nhiễu xạ) với pháp tuyến của họ mặt phẳng nguyên tử nhiễu xạ. o : là góc tạo bởi tia tới và pháp tuyến của vật mẫu.  : góc tạo bởi tia X tới và phƣơng ngang.  : góc tạo bởi tia nhiễu xạ và phƣơng ngang. : góc tạo bởi phƣơng pháp tuyến của mẫu đo với mặt phẳng nhiễu xạ trong phƣơng pháp nhiễu xạ side-inclination. a : hê ̣số tính chất của vật liệu. b :hệ số phần năng lƣơṇ g tia tớ i trên môṭ đơn vi ̣thể tích.  : hệ số hấp thụ tuyến tính. AB : chiều dài tia tới thẩm thấu đến phân tố bi ̣nhiêũ xa.̣ viii
12. BC : chiều dài nhiêũ xa ̣tƣ̀ phân tố bi ̣nhiễu xa ̣đến ra ngoài mâũ đo. R : bán kính của mẫu đo. r : bán kính tại phân tố bị nhiễu xạ. dr : chiều dày phân tố bi ̣nhiêũ xa.̣  : góc giới hạn vùng nhiễu xạ. d : bề rôṇ g phân tố bi ̣nhiêũ xa.̣ L : chiều dài thẩm thấu của tia tới và nhiêũ xa ̣đi ra ngoài mâũ đo . ix
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Sơ đồ giới thiệu các thành phần chính của ống phát tiaX 8 Hình 1.2: Sơ đồ phổ tia X của Molipđen với thế tăng tốc khác nhau 8 Hình 1.3:Ứng dụng của tia X 9 Hình 1.4:Ứng dụng của tia X 10 Hình 1.5: Nhiễu xạ lên mẫu phẳng 11 Hình 1.6: Dùng phƣơng pháp đo kiểu  cố định góc o 12 Hình 1.7: Cƣờng độ nhiễu xạ trên bề mặt trụ 13 Hình 1.8: Phƣơng pháp đo kiểu ψ cố định góc  trên bề mặt trụ 14 Hình 1.9: Phƣơng pháp đo kiểu ψ cố định góc 0 trên bề mặt trụ 15 Hình 2.1: Cấu trúc một ô cơ sở trong mạng tinh thể. 19 Hình 2.2: Xác định chỉ số Mile hkl của mặt phẳng trong mạng tinh thể 20 Hình 2.3: Chỉ số Mile một số mặt mạng 20 Hình 2.4: Nguyên lý nhiễu xạ 22 Hình 2.5: Nhiễu xạ trên mẫu phẳng 25 Hình 2.6: Hệ số Lorentz 26 Hình 2.7: Phƣơng pháp đo kiểu  cố định góc  29 Hình 2.8: Phƣơng pháp đo kiểu  cố định góc o 29 Hình 2.9: Phƣơng pháp đo kiểu ψ cố định  30 Hình 2.10: Phƣơng pháp đo kiểu ψ cố định o 31 Hình 3.1:Mặt Ellipsoid tổng quát 32 Hình 3.2: Mặt Ellipsoid nghiên cứu 33 Hình 3.3: Phƣơng pháp đo nhiễu xạ kiểu ψ 34 Hình 3.4: Mô hình minh họa 35 Hình 3.5: Mô hình minh họa phân tố nhiễu xạ trong mặt phẳng nhiễu xạ 35 Hình 3.6: Phân tích tia tới 36 x
14. Hình 3.7: Phân tích tia nhiễu xạ 38 Hình 4.1: Hệ số hấp thụ trong phép đo cố định góc η 42 Hình 4.2: Hệ số hấp thụ trong phép đo cố định góc η 43 Hình 4.3: Hệ số hấp thụ trong phép đo cố định góc η0 45 Hình 4.4: Hệ số hấp thụ trong phép đo cố định góc η0 46 Hình 4.5: Hệ số hấp thụ trên bề mặt trụ 48 Hình 4.6: Nhiễu xạ trên mặt trụ có Ra = 10 cm, chiều dài L = 14 cm, góc ψ = 300 49 Hình 4.7: Phân tích độ cong bề mặt 50 Hình 4.8: Nhiễu xạ trên bề mặt phẳng 51 Hình 4.9: Hệ số hấp thu trên bề mặt phẳng 52 Hình 4.10: Hệ số hấp thu trên bề mặt phẳng, R = 10 cm 53 Hình 4.11: Hệ số hấp thu trên bề mặt phẳng, R = 5 cm 54 xi
15. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Ứng suất dư tồn tại trong chi tiết, phát sinh trong quá trình gia công nhiệt, gia công cơ hoặc quá trình luyện thép, là nguyên nhân gây biến dạng hoặc phá hủy chi tiết. Do đó, xác định ứng suất dư đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý và cải thiện điều kiện làm việc của chi tiết. Ngày nay, các phương pháp đo lường ứng suất không phá hủy được nghiên cứu và ứng dụng ngày càng nhiều. Trong đó, phương pháp nhiễu xạ X quang được sử dụng phổ biến với ưu điểm rõ rệt: xác định chính xác ứng suất dư và dễ dàng tự động hóa. Trong phương pháp nhiễu xạ X quang, ứng suất dư được xác định từ vị trí đỉnh của đường nhiễu xạ. Để xác định đúng vị trí đỉnh của đường nhiễu xạ thì việc tính toán ảnh hưởng của hệ số LPA (yếu tố Lotentz, yếu tố phân cực và yếu tố hấp thụ) đối với chi tiết phải chính xác. Yếu tố Lorenzt và yếu tố phân cực, đã có nhiều phép đo phổ biến,ít tác động đến vị trí đỉnh hơn so với yếu tố hấp thụ. Vì vậy việc nghiên cứu yếu tố hấp thụ này có vai trò quan trọng đối với phương pháp đo ứng suất dùng nhiễu xạ X quang.Koistinen đã lần đầu tìm ra công thức tính hệ số hấp thụ bằng phương pháp đo Ω (iso-inclination) cố định góc ψ. Tuy nhiên, đo lường ứng suất bằng nhiễu xạ còn sử dụng các phương pháp đo khác như phép đo Ω cố định góc ψ0 và phép đo ψ (side-inclination) cố định góc η và η0. Hơn thế nữa, việc xác định ứng suất trên một diện tích bề mặt mẫu sẽ giới hạn diện tích chiếu xạ tia X. Điều này sẽ làm cho cường độ nhiễu xạ giảm, khi chiếu xạ trên một diện tích giới hạn với góc ψ tăng. Do đó, diện tích chiếu xạ này phải được tính đến. Từ các phương pháp nhiễu xạ Ω (iso-inclination) và ψ (side-inclination) dẫn đến hai trường hợp tính toán là giới hạn và không giới hạn diện tích chiếu xạ. Vì tác Trang 1
16. động của hệ số LPA đến giá trị ứng suất phụ thuộc vào bề rộng đường nhiễu xạ, nên ảnh hưởng của hệ số LPA cần được kiểm tra trên các vật mẫu có bề rộng đường nhiễu xạ khác nhau. Chiều sâu nhiễu xạ cũng cần được kiểm tra và so sánh với nhiều phương pháp đo. Diện tích chiếu xạ của tia X tương đối nhỏ (1mm2 100mm2) nên khi nhiễu xạ lên mẫu phẳng hoặc mẫu có bán kính cong lớn thì xem phần tiếp xúc giữa tia X và mẫu đo là mặt phẳng. Nhưng khi bán kính cong của mẫu giảm thì sự tiếp xúc giữa tia X và mẫu đo là mặt cong, độ cong này của mẫu sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới giá trị hấp thu tia X của mẫu. Tuy nhiên, trong các máy nhiễu xạ đơn tinh thể hiện nay chỉ áp dụng công thức hấp thu trên bề mặt phẳng để tính toán cho nhiều trường hợp khác nhau. Điều này dẫn tới kết quả đo có sai số khi nhiễu xạ lên mặt cong. Do đó, việc xác định hàm hấp thu tổng quát có thể áp dụng cho cả mặt phẳng và mặt cong là vấn đề cấp thiết hiện nay. 2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 2.1 Nghiên cứu ở ngoài nước - Cullity đã chứng minh cường độ nhiễu xạ bị hấp thụ trên bề mặt phẳng. Từ công thức của Cullity, Koistinen tìm ra công thức hàm hấp thụ tia X trên một mặt phẳng với phương pháp đo kiểu . Các nghiên cứu này đã mở ra một hướng đi mới góp phần xác định chính xác các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nhiễu xạ tia X. - Taizo Oguri đã tìm ra hàm hấp thu trên bề mặt trụ và bề mặt cầu với diện tích chiếu xạ bị giới hạn. Trong nghiên cứu này, Taizo chỉ xét các phân tố nhiễu xạ từ bề 0 mặt vật mẫu tới một lớp vật liệu có chiều sâu thấm τ0 (khi góc ω = ψ = 0 ). Tuy nhiên, tia X không phải dừng lại tại chiều sâu thấm τ0 (chiếm 96% năng lượng tia X) mà còn tiếp tục xuyên qua.Vì thế nếu chỉ dừng lại tại chiều sâu thấm τ0khi nghiên cứu nhiễu xạ sẽ dẫn tới sai sót trong giá trị cường độ tổng. Trang 2
17. - Thầy Lê Chí Cương đã nghiên cứu hàm hấp thu trên bề mặt phẳng cho các phương pháp đo  và  khi giới hạn và không giới hạn diện tích nhiễu xạ. Đây là một nghiên cứu hoàn thiện, làm cơ sở cho các nghiên cứu, tính toán sau này. 2.2 Nghiên cứu ở trong nước - Lê Minh Tấn đã xác định hàm hấp thụ trên bề mặt hình trụ bằng phương pháp đo kiểu cố định góc tới  và o mà không khống chế tiết diện tia X. Trong nghiên cứu này, tác giả đã không đề cập tới chiều dài trụ và không thể hiện giá trị chiều dài xuyên thấu  cụ thể. - Nguyễn Thị Hồng đã nghiên cứu hàm hấp thu trong phương pháp đo kiểu  không giới hạn diện tích tia X trên bề mặt Ellipsoid.Nghiên cứu này đã đưa ra được hàm hấp thu trên bề mặt tổng quát, có thể áp dụng trên các bề mặt khác nhau bằng phương pháp đo . Tuy nhiên, chị Hồng vẫn chưa đưa ra được một áp dụng cụ thể nào. - Nguyễn Vĩnh Phối nghiên cứu hàm hấp thu trên vật liệu phi đẳng hướng, dạng mặt phẳng, bằng phương pháp đo ψ, Ω.Tác giả đã vận dụng nhiều giả thuyết đàn hồi tia X áp dụng cho vật liệu Texture và tiến hành mô phỏng cho các trường hợp khác nhau. Nghiên cứu đã mở ra hướng đi mới, áp dụng phương pháp nhiễu xạ X quang cho vật liệu phi đẳng hướng để xác định ứng suất dư. Ở Việt Nam, nhu cầu tính toán ứng suất dư trên chi tiết máy ngày càng tăng, trong khi đó các nghiên cứu về tính ứng suất dùng nhiễu xạ X quang vẫn còn nhiều thiếu sót và chưa hoàn chỉnh. Xuất phát từ lý do đó, tác giả chọn đề tài: “Xác định hàm hấp thu tổng quát dùng nhiễu xạ X quang cho bề mặt Ellipsoid sử dụng phƣơng pháp đo ”, với mong muốn góp phần xây dựng và phát triển lĩnh vực nghiên cứu ứng suất dư dùng nhiễu xạ X quang. Trang 3
18. 3. Mục đích của đề tài Xác định ảnh hưởng của biên dạng vật mẫu tới giá trị hấp thu khi nhiễu xạ X quang. Xác định công thức hấp thu tổng quát áp dụng cho cả mặt phẳng và mặt cong. 4. Ý nghĩa của đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học Tìm được hàm hấp thụ tổng quát áp dụng cho cả mặt phẳng và mặt cong. Qua đó hạn chế sai số khi tính toán cho các bề mặt khác nhau. 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Hoàn thiện các phương pháp xác định hệ số hấp thụ còn thiếu. Từ kết quả đạt được, tiến hành ứng dụng vào trong các máy nhiễu xạ đơn tinh thể hiện nay. 5. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: sự hấp thụ tia X khi nhiễu xạ X quangcủa vật mẫu có biên dạng Ellipsoid. - Khách thể nghiên cứu: đặc tính nhiễu xạ X quang; cấu trúc, biên dạng vật mẫu; các phương pháp đo; các phương pháp tính toán, 6. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài Nghiên cứu đặc tính của tia X, sự ảnh hưởng của biên dạng vật mẫu đến sự hấp thụ tia X. Thông qua đó tác giả xác định hàm hấp thu của bề mặt Ellipsoid khi nhiễu xạ X quang, sử dụng phương pháp đo . Biến đổi công thức tìm được để áp dụng cho bề mặt phẳng và bề mặt cong. Bề mặt Ellipsoid nghiên cứu được giới hạn với kích thước R1=R2=Ra, R3=Rb. Sử dụng phương pháp đo , cố định góc η và cố định góc η0. Tia X sử dụng có đặc tính Cr – Kα, có hệ số hấp thụ µ = 873.3 cm-1. Trang 4
19. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết cấu trúc tinh thể và lý thuyết nhiễu xạ X quang.Tham khảo các tài liệu liên quan đến sự hấp thụ của vật liệu. - Nghiên cứu các phương pháp toán học, phần tử hữu hạn để giải quyết các tích phân trong luận văn. - Sử dụng phần mềm Matlab 2010a để giải quyết các phương trình toán học. Các hình được vẽ bằng phần mềm Autocad 2007. 8. Kết cấu của luận văn Nội dung thuyết minh của luận văn bao gồm: - Phần mở đầu. - Chương 1: Tổng quan. - Chương 2: Cơ sở lý thuyết. - Chương 3: Xây dựng mô hình bài toán. - Chương 4: Khảo sát hàm hấp thu tổng quát. - Kết luận và kiến nghị. - Tài liệu tham khảo. - Phụ lục. Trang 5
20. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về tia X Tia X quang được phát hiện vào năm 1895 bởi Rontgen, một nhà vật lý người Đức. Không giống với ánh sáng thông thường, các tia X không nhìn thấy được nhưng chúng di chuyển theo đường thẳng và tác dụng lên các tấm phim như ánh sáng. Hơn nữa, tia X có khả năng xuyên qua giấy, gỗ, phần mềm của cơ thể và các vật chắn sáng khác. Tia X quang là bức xạ điện từ như ánh sáng tự nhiên nhưng có bước sóng ngắn o hơn. Đơn vị đo của tia X là angstrom ( A 10 10 m ), tia X dùng trong nhiễu xạ có o bước sóng xấp xỉ 0.5 – 2.5 A , trong khi đó ánh sáng nhìn thấy có bước sóng o 6000 A . Tia X được phát ra khi các hạt mang điện chuyển động bị hãm lại đột ngột, các điện tử thường được sử dụng cho mục đích này. Tia X được tạo ra trong một ống tia X có chứa nguồn điện tử và hai điện cực kim loại. Điện thế cao được tạo ra giữa các cực, khoảng 10.000 V, các điện tử sẽ bay tới cực dương hay mục tiêu và va chạm với vận tốc cao. Tia X được tạo ra tại điểm va chạm và phát tán đi mọi hướng. Hầu hết năng lượng chuyển động của electron va chạm vào mục tiêu sẽ chuyển thành nhiệt, ít hơn một phần trăm năng lượng này được tạo thành tia X.[6] Khi các tia phát ra từ mục tiêu được phân tích thì chúng gồm hỗn hợp các bước sóng khác nhau và sự thay đổi của cường độ và bước sóng phụ thuộc vào điện thế ống phát. Trang 6
21. 1.2 Lịch sử của tia X - Năm 1912, Max Von Laue đã đề xuất một thí nghiệm nhằm kiểm tra bản chất sóng của các tia X. Von Laue đã chỉ ra rằng nếu tia X có bước sóng  gần bằng với khoảng cách d giữa các mặt phẳng nguyên tử trong các tinh thể, khi đó các sóng tia X đập vào tinh thể sẽ làm xuất hiện các hiệu ứng giao thoa. - Năm 1935 lần đầu tiên Le Galley chế tạo máy phát tia X đo tinh thể ở cấu trúc dạng bột. - Năm 1947, Phillip lần đầu tiên giới thiệu rộng rãi và bán máy nhiễu xạ đo tinh thể có cấu trúc dạng bột. - Vào đầu những thập niên 50 máy đo nhiễu xạ dạng bột dùng rộng rãi để nghiên cứu những vật liệu có cấu trúc chưa hoàn chỉnh. - Năm 1969 Rietveld đã phát triển phương pháp phân tích dãy dữ liệu nhiễu xạ có cấu trúc dạng bột. - Năm 1977 Cox, Young, Thomas và các tác giả khác lần đầu tiên ứng dụng phương pháp Rietveld về bức xạ tia X. 1.3 Tạo tia X Tia X phát sinh khi các điện tử hoặc các hạt mang điện khác bị hãm bởi một vật chắn và xuất hiện trong các quá trình tương tác giữa bức xạ  với vật chất. Thông thường để tạo tia X người ta sử dụng điện tử vì để gia tốc điện tử đòi hỏi cường độ điện trường nhỏ hơn so với trường hợp dùng các loại hạt mang điện khác. Để có tia X có bước sóng cực ngắn công suất lớn có thể sử dụng bêtatron. Trong một số trường hợp nghiên cứu cấu trúc bằng tia Rơntgen người ta còn sử dụng các nguồn đồng vị phóng xạ. Tia X được tạo ra trong ống phát Rơntgen gồm hai cực điện trong buồng chân không như được chỉ ra trong hình 1.1. Các điện tử được sinh ra do nung nóng catot nhiệt vonfram. Catot có điện áp âm cao và các điện tử được tăng tốc về phía anot thường nối đất. Các điện tử với vận tốc lớn tới đập vào anot được làm nguội bằng Trang 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4