Recommended for diploma and PhD students working with crystalline materials but non-specialized in the field of X-ray crystallography.
Simple explanation of basic crystallographic terms like crystal lattice, reciprocal lattice, Miller indices of planes, symmetry operations, point groups, space groups, International Tables for Crystallography, structural databases, PC programs. Main applications in structure analysis by means of X-ray and electron diffraction: diffraction conditions, crystal orientation, lattice parameters, structure determination, phase analysis, texture, thin films, noncrystalline materials, comparison of X-ray, electron and neutron diffraction, simulation of X-ray and electron diffractograms. More details can be found in lecture FPL 049, for applications in biophysics see FPL 025.
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (10.06.2022)
Určeno pro posluchače, diplomanty a doktorandy z KEVF, KCHF, KFPy, FÚ.
Jednoduchý výklad základních pojmů a aplikací krystalografie při zkoumání
struktury látek difrakčními metodami.
Literature - Czech
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (10.06.2022)
1) V. Valvoda, M. Polcarová, P. Lukáč: Základy strukturní analýzy, Karolinum, Praha 1992.
2) G. Giacovazzo et al.: Fundamentals of Crystallography 2nd Edition, IUCr, Oxford Science Publications, Oxford 2002.
3) L. V. Azároff: Elements of X-ray Crystallography, McGraw-Hill Book Company, New York 1968.
4) B. Smola: Transmisní elektronová mikroskopie ve fyzice pevných látek (skripta), SPN, Praha 1983.
Syllabus -
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (10.06.2022)
Crystallography
Plane and space lattices, Miller indices of planes, indices of directions, stereographic projection, elementary cell, transformation of axes and of Miller indices and direction indices. Reciprocal lattice, their sections and changes of orientation. Inteplanar distances, angles between planes. Symmetry elements, point groups of symmetry, crystallographic space groups, symmetry equivalent sites, Intenational tables for Crystallography. Basic structural types, atomic positions and symmetry of crystals, structural databases, computer visualisation of crystal structures.
Diffraction
Laue diffraction conditions, general diffraction conditions, Bragg´s law. Application of the reciprocal lattice in interpretation of diffraction patterns. Determination of crystal orientation by the Laue method. Determination of lattice parameters using the method of rotating crystal and by the powder method. Conditions for reflection extinctions and crystal symmetry. Simulations of electron diffraction in different directions in reciprocal lattice. Identification of crystalline substances, database of diffraction standards PDF2. Quantitative phase analysis. Determination of the degree of a long-range order. Texture (preferred orientation of crystallites) and its analysis by X-ray diffraction. A comparison of electron and neutron diffraction. Study of surfaces, thin films and multilayers (thickness, roughness of interfaces, density, grain size, strain). Epitaxial layers. Amorphous materials and polymers.
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (10.06.2022)
1) Krystalografie.
Rovinné a prostorové mříže, Millerovy indexy rovin, značení směrů, stereografická projekce, volba základní buňky, transformace os, transformace směrových a Millerových indexů. Reciproké mříže, jejich řezy a změny orientace. Mezirovinné vzdálenosti, úhly mezi rovinami. Prvky symetrie, bodové grupy symetrie, prostorové grupy symetrie, symetricky ekvivalentní polohy, práce s mezinárodními krystalografickými tabulkami. Základní typy struktur, polohy atomů v souvislosti se symetrií krystalů, databáze krystalových struktur, práce s programem VIEW a CRYSTAL OFFICE (zobrazování struktur).
2) Difrakce.
Laueho difrakční podmínky, obecné difrakční podmínky, Braggův zákon. Využití reciproké mříže při interpretaci difrakčního záznamu. Určení orientace krystalu Laueho metodou. Určení mřížových parametrů metodou otáčeného krystalu. Určení mřížových parametrů difrakcí na práškovém vzorku. Pravidla vyhasínání reflexí a určení symetrie struktury. Simulace elektronové difrakce v různých rovinách a směrech v reciproké mříži. Identifikace látek a práce s databází difrakčních standardů PDF2. Kvantitativní fázová analýza více krystalických látek ve vzorku. Určení stupně uspořádání struktury na dlouhou vzdálenost. Textura (přednostní orientace krytalitů) a její analýza pomocí difrakce. Srovnání rentgenové, elektronové a neutronové difrakce. Studium povrchů, tenkých vrstev a multivrstev (tloušťka, drsnost rozhraní, hustota, velikost částic, napětí). Studium epitaxních vrstev. Studium amorfních látek a polymerů.
