Материал: Физические основы количественного рентгеноструктурного анализа металлов. Дифрактометрический анализ дефектов кристаллического строения по эффекту уширения линий

Неоднородно уширены линии примесных ионов в неоднородных кристаллах и аморфных твёрдых телах. Значительное однородное уширение  испытывают молекулярные линии в жидкостях и растворах. Вследствие перекрытия колебательно-вращательных полос в большинстве случаев вместо отд. спектральных линий в спектрах поглощения и люминесценции наблюдаются широкие полосы. Во мн. экспериментах лазерной спектроскопии и радиоспектроскопии (особенно в пучковых) время взаимодействия атомов или молекул с полем излучения мало по сравнению с временем жизни возбуждённого уровня. В результате наблюдаемый контур линии поглощения (или вынужденного испускания) испытывает т. н. время-пролётное (или просто пролётное) уширение. При этом ширина контура (d- размер области взаимодействия). Форма контура зависит от распределения поля в области взаимодействия.

Резонансное взаимодействие атомов с полем интенсивной эл.-магн. волны приводит к полевому У. с. л. вследствие нелинейных эффектов, напр. вследствие насыщения поглощения.

Структура электронных спектров кристаллов при обычных условиях сильно размыта под действием тепловых колебаний атомов кристаллической структуры, и в большинстве случаев наблюдаются широкие размытые спектральные полосы. При гелиевой темп-ре можно наблюдать дискретные спектральные линии, которые возникают при прямых переходах между экситонными зонами, при переходах между дискретными уровнями электронов и дырок, локализованных на дефектах решётки, либо на акцепторных или донорных примесях в гомеополярных полупроводниках (см. Спектроскопия кристаллов). Помимо колебаний атомов на форму и ширину экситонных линий влияют тип связи в кристалле, его зонная структура и микроструктура экситонного возбуждения. В сильнолегированных полупроводниках ширина линии может зависеть от степени легирования. Дискретные линии наблюдаются и при комнатной темп-ре в поглощении и люминесценции кристаллов, содержащих ионы переходных металлов (хром, железо, палладий, платина и др.), лантанидов и трансурановых элементов, имеющих незаполненные d- и f -оболочки. В кристаллах высокого качества линии таких примесных ионов, напр. линия иона Сr3+ в рубине и линия Nd3+ в иттрий-алюминиевом гранате, испытывают однородное уширение, обусловленное гл. обр. колебаниями атомов кристаллической структуры.

Весьма многообразны причины уширения радиочастотных линий электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и ядерного квад-рупольного резонанса (ЯКР). Наиб. значит. влияние на их форму и ширину оказывают спин-решёточное взаимодействие, спин-спиновое взаимодействие, неоднородность магн. поля и исследуемого объекта. К уширению наблюдаемых линий ЭПР часто приводит неразрешённая сверхтонкая структура. Ширина линий циклотронного (диамагнитного) резонанса, соответствующая переходам между уровнями Ландау, определяется частотой электрон-электронных соударений.

Использованная литература

1.   Белов Н. В., Структурная кристаллография, М., 1951;

2.      Б о к и й Г. Б., Порай-Кошиц М. А., Рентгеноструктурный анализ, 2 изд., т. 1, М., 1964;

.        Липсон Г., Кокрен В., Определение структуры кристаллов, пер. с англ., М., 1956;

.        Бюргер М., Структура кристаллов и векторное пространство, пер. с англ., М., 1961;

.        Г и н ь е А., Рентгенография кристаллов. Теория и практика, пер. с франц., М., 1961;

6.      Stout G, Н., J е n s е n L. Н., X-ray structure determination, N. Y.- L., 1968;

7.      X е и к е р Д. М., Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов, Л., 1973;

.        Бландел Т., Джонсон Л., Кристаллография белка, пер. с англ., М., 1979;

.        Вайнштейн Б. К., Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии, М., 1979;

10.    Electron and magnetization densities in molecules and crystals, ed. by P. Becker, N. Y.- L., 1980;

11.    Кристаллография и кристаллохимия, М., 1986;

12.    Structure and physical properties of crystals, Barselona, 1991. В. И. Симонов.

.        Грим Г., Уширение спектральных линий в плазме, пер. с англ., М., 1978;

.        Вайнштейн Л. А., Собель-ман И. И., Юков Е. А., Возбуждение атомов и уширение спектральных линий, М., 1979;