Презентація на тему:
Laboratory of X-ray structure analysis

S T O E S T A D I P P R E S E N T A T I O N

A B O U T L A B O R A T O R Y

R E S E A R C H M A N A G E M E N T

Interfaculty scientific-educational laboratory of X-ray structure analysis Комплекс “STOE Transmission Diffractometer System STADI P” (STOE AUTOMATED DIFFRACTOMETER FOR POWDER) STOE & Cie GmbH Hilpertstraße 10 D 64295 Darmstadt P.O. Box 101302 D 64213 Darmstadt Telefax +49 6151 9887 - 88 Phone +49 6151 9887 - 0 E-Mail stoe@stoe.com http://www.stoe.com © 2003 STOE & CIE GmbH. All rights reserved. Рік заснування – 1887 Перші прилади – оптичні гоніометри

Міжфакультетська науково-навчальна лабораторія рентгеноструктурного аналізу система замкненої циркуляції та охолодження (агент - дистильована H2O) системний блок з керуючою програмою “WinXPOW”.

Складові комплексу “STOE Transmission Diffractometer System STADI P” Високовольтний автоматичний генератор Seifert ID3003. Umax = 60 kV I max = 80 mA Pmax = 3500 W Робочий режим: U = 40 kV, I = 40 mA

Складові комплексу “STOE Transmission Diffractometer System STADI P” Інтерфейс дифрактометра та лінійного позиційно-чутливого детектора (linear Position Sensitive Detector, PSD)

Складові комплексу “STOE Transmission Diffractometer System STADI P” Джерело іонізуючого випромінювання – рентгенівська трубка на 2 віконця з автоматичною заслонкою та ліхтарем безпеки Гоніометр Зігнутий Ge-монохроматор типу Іоганна

Складові комплексу “STOE Transmission Diffractometer System STADI P” Лінійний позиційно-чутливий детектор (linear Position Sensitive Detector, PSD) Приставка на проходження (Брегга-Брентано) CCD-відеокамера (мікроскоп) Приставка на капіляри (Дебая-Шеррера)

МОДИФІКОВАНА ГЕОМЕТРІЯ ГІНЬЕ “STOE Transmission Geometry”

ЮСТУВАННЯ ДИФРАКТОМЕТРА Розділення дублету 1-2, , Виділення K 1-лінії на максимальну інтенсивність та вузьку ширину піку FWHM

ЮСТУВАННЯ ДИФРАКТОМЕТРА Суміщення осі гоніометра (дифрактометра) і первинного променя

ЛІНІЙНИЙ ПОЗИЦІЙНО-ЧУТЛИВИЙ ДЕТЕКТОР PSD ТА ЙОГО КАЛІБРУВАННЯ Газова суміш: 90 % Ar 10 % CH4 (як охолоджуючий агент)

ЛІНІЙНИЙ ПОЗИЦІЙНО-ЧУТЛИВИЙ ДЕТЕКТОР PSD ТА ЙОГО КАЛІБРУВАННЯ

УЗАГАЛЬНЮЮЧА БЛОК-СХЕМА

ФІНАЛЬНИЙ ЕТАП ЮСТУВАННЯ ТА КАЛІБРУВАННЯ – КОНТРОЛЬНА ТЕСТОВА ЗЙОМКА СТАНДАРТНИХ МАТЕРІАЛІВ NIST SRM В нас стандарт: Si NIST SRM 640b (1987 р.) a = 5.430940(35) Å (CuK 1) = 1.5405981 Å T = 298 K

ФІНАЛЬНИЙ ЕТАП ЮСТУВАННЯ ТА КАЛІБРУВАННЯ – КОНТРОЛЬНА ТЕСТОВА ЗЙОМКА СТАНДАРТНИХ МАТЕРІАЛІВ NIST SRM Суміщення робочої площини кювети з віссю гоніометра Si NIST SRM 640b (1987 р.) a = 5.430940(35) Å (CuK 1) = 1.5405981 Å T = 298 K Відтворюваність STOE STADI P a = 5.43094(2) Å a = 5.43093(3) Å – по Рітвельду Transmission Sample Holder Приставка на проходження Інтервал 2 = 2.000 – 136.000 Може бути використана і як приставка на відбиття (схема Брегга-Брентано) Інтервал 2 = 24.000 – 125.000 Приставка на капіляри (схема Дебая-Шеррера) Інтервал 2 = 2.000 – 96.000

THE INTERNATIONAL CENTRE FOR DIFFRACTION DATA (USA) CERTIFICATED

STOE Transmission Diffractometer System STADI P ТТХ приладу Маса ~ 350 кг Розміри (довжина-ширина-висота) 170 90 190 см Радіус гоніометра 130 мм Діапазон кутів дифракції 2 2 – 136 ° (мод на проходження STOE) 2 – 96 ° (мод на капіляри Дебая-Шеррера) 24 – 125 ° (мод на відбиття Брегга-Брентано) Можливість зйомки в негативній області від –90° до –2° Кола гоніометра / мінімальний крок / відтворюваність кутів Контроль юстування та калібрування 2 , / 0.001 ° / 0.0005 ° NIST SRM 640b, NIST SRM 676, NIST SRM 660 Детектор Лінійний позиційно-чутливий детектор (linear PSD, wire type, delay line, Ar-CH4) Діапазон 5.5 – 7 ° 2 , мінімальний крок 0.005 ° Монохроматор Зігнутий [1 1 1] Ge, тип Іоганна Рентгенівська трубка STOE C-TECH, Cu–анод, Р = 2.2 kW, розмір фокального п’ятна 0.4 12 мм, робочий режим: U = 40 kV, I = 40 mA; з можливістю встановлення трубок з анодом від Fe до Mo. Генератор Seifert ISO-DEBYEFLEX 3003-60 kV, Pmax = 3.5 kW Мікроскоп - відеокамера Цифрова ССD, 94 мм; 0.50 X – 2X, 640 480, піксель 5.6 5.6 мкм Об’єкти дослідження Сплави металів у вигляді об’ємних та поверхневих зразків Природні та штучні суміші неорганічних/органічних речовин, мінерали Індивідуальні хімічні сполуки (неорганічні, інтерметалічні, органічні, металоорганічні) Матеріали на основі простих речовин та сполук в об’ємному або поверхневому вигляді, включаючи композитні сплави, нанокомпозитні системи

PRACTICAL EXAMPLES

STRUCTURE SOLUTION Crystal structure determination – solution and refinement of the crystal structure by powder method for new compound OsSe2Br12 of new structure type (recording in capillary, Debye-Scherrer geometry, hygroscopic object). [Volkov S.V., Demchenko P.Yu., Akselrud L.G., Gladyshevskii R.E., Pekhnyo V.I., Fokina Z.A., Yanko O.G., Kharkova L.B. Crystal structure of the osmium selenobromide OsSe2Br12 // Russian Journal of Inorganic Chemistry. – 12 p. – 2010 (sent to publication)].

STRUCTURE SOLUTION

STRUCTURE SOLUTION Соединение OsSe2Br12 Пространственная группа / Символ Пирсона C12/m1 (№ 12) – j2i3a / mS30 Структурный тип OsSe2Br12 Mr (а.е.) / Z 1307,04 / 2 Параметры элементарной ячейки: a (Å) b (Å) c (Å) (°) 14,0464(2) 11,05398(14) 6,50340(9) 112,2645(11) Объём элементарной ячейки (Å3) 934,49(2) F000 (электроны) 1128 Расчетная плотность Dтеор. (г/см3) 4,645 Коэффициент абсорбции (мм-1) 47,22 Количество измеренных рефлексов 479 Количество параметров уточнения 53 Параметры профиля: 0, U, V, W, X 0,39(1), 0,059(5), -0,022(3), 0,0184(4), 0,0005(6) Параметры асимметрии As1, As2 0,101(2), 0,0181(8) Ось текстуры, параметр [1 0 0], 0,069(6) Факторы достоверности: RB= | Iobs,h –Icalc,h| / | Iobs,h | RF= || Fobs,k –Fcalc,h| / | Fobs,h | Rp= |yi – yc,i| / yi Rwp=[ wi |yi – yc,i|2 / wi yi2]1/2 Rexp=[n–p / wi yi2]1/2 2={Rwp/Rexp}2 0,03946 0,0489 0,04093 0,05403 0,02618 4,261

STRUCTURE SOLUTION Позиционные и тепловые параметры атомов в структуре OsSe2Br12. * Ueq определено как 1/3 следа ортогонального тензора Uij, использующегося в монокристальных методах. Анизотропные тепловые параметры атомов* (Å2) в структуре OsSe2Br12. * в соответствии с выражением: –2 2 [h2a*2U11 + ... + 2hka*b*U12]. Атом Позиция x y z Ueq* (Å2) Os 2a 0 0 0 0,027(3) Se 4i 0,2806(3) 0 0,2695(8) 0,026(4) Br1 8j 0,1045(2) 0,1592(3) 0,2587(5) 0,042(3) Br2 8j 0,3734(2) 0,1613(3) 0,2027(5) 0,048(3) Br3 4i 0,1248(3) 0 0,8129(8) 0,041(5) Br4 4i 0,6428(4) 0 0,3381(8) 0,061(6) Атом U11 U22 U33 U12 U13 U23 Os 0,029(3) 0,025(2) 0,028(3) 0 0,015(2) 0 Se 0,009(4) 0,037(4) 0,033(4) 0 0,006(4) 0 Br1 0,044(3) 0,036(3) 0,045(3) – 0,003(2) 0,019(2) − 0,004(2) Br2 0,043(4) 0,039(3) 0,063(4) − 0,011(3) 0,011(3) 0,004(3) Br3 0,034(5) 0,061(5) 0,030(4) 0 0,015(4) 0 Br4 0,058(7) 0,065(5) 0,059(5) 0 0,032(5) 0

STRUCTURE SOLUTION Crystal structure determination – solution and refinement of the crystal structure by powder method for new superionic compound Ag6SnS4Br2 of new structure type (recording at STOE transmission (modified Guinier) geometry). [Mykolaychuk O.G., Moroz M.V., Demchenko P.Yu. Synthesis and electroconductivity of new superionic compound Ag6SnS4Br2 // Physics of the Solid State. – 2010. – Vol. 52, Is. 2.– P. 221-224.] [Mykolaychuk O.G., Moroz M.V., Demchenko P.Yu., Akselrud L.G., Gladyshevskii R.E. Phase formation in the Ag8SnS6–Ag2SnS3–AgBr system. Crystal structure and electroconductivity of the alloys // Inorganic Materials. – 2010 (sent to publication)].

STRUCTURE SOLUTION Соединение Ag5.90(7)SnS4Br2 (Ag6SnS4Br2) Пространственная группа / Символ Пирсона Pnma (№ 62) – d 8c 7a / oP96–44.42 Структурный тип Ag6SnS4Br2 Mr / Z 1043.2 / 4 Параметры элементарной ячейки (Å): a b c 6.67050(10) 7.82095(9) 23.1404(3) Объем элементарной ячейки (Å3) 1207.23(3) Расчетная плотность Dх (г/см3) 5.737 Коэффициент абсорбции (мм-1) 105.2 Интервал углов 2 min–2 max (°) 10.000 ≤ 2 ≤ 100.705 Количество измеренных рефлексов 712 Количество параметров уточнения 59 Параметры профиля: 0, U, V, W, X -0.14(2), 0.072(6), -0.059(4), 0.0252(8), 0.0158(6) Параметры асимметрии As1, As2 0.136(3), 0.0324(13) Факторы достоверности: RB= |Iobs – Icalc| / |Iobs| RF= ||Fobs – Fcalc| / |Fobs| Rp= |yi – yc,i| / yi Rwp=[ wi |yi – yc,i|2 / wi yi2]1/2 Rexp=[n–p / wi yi2]1/2 2={Rwp/Rexp}2 0.0519 0.0586 0.0587 0.0782 0.0671 1.36

STRUCTURE SOLUTION Атом Позиция x y z Uiso* (Å2) G Sn 4c 0.0044(6) 1/4 0.12827(16) 0.0181(11) 1 S1 8d 0.2886(13) 0.5049(11) 0.3743(4) 0.027(3) 1 S2 4c 0.207(2) 1/4 0.0462(7) 0.056(6) 1 S3 4c 0.2100(19) 1/4 0.2093(6) 0.022(4) 1 Br1 4c 0.1515(8) 1/4 0.7041(2) 0.0272(19) 1 Br2 4c 0.1836(9) 1/4 0.5392(3) 0.039(2) 1 Ag1 8d 0.027(3) 0.0849(19) 0.3073(9) 0.012(4) 0.226(12) Ag2 8d 0.0728(8) 0.0405(7) 0.2842(3) 0.0278(15) 0.717(12) Ag3 8d 0.088(7) 0.022(6) 0.4754(20) 0.017(14) 0.063(5) Ag4 8d 0.484(3) 0.035(3) 0.0930(16) 0.044(8) 0.205(19) Ag5 8d 0.4961(11) 0.0587(7) 0.0662(5) 0.0300(15) 0.704(17) Ag6 8d 0.574(3) 0.064(3) 0.5283(12) 0.049(7) 0.172(6) Ag7 8d 0.5791(15) 0.1935(19) 0.5539(4) 0.045(5) 0.274(6) Ag8 4c 0.0396(9) 1/4 0.8156(3) 0.039(2) 0.714(6) Ag9 4c 0.462(2) 1/4 0.6346(7) 0.022(4) 0.277(5) Ag10 4a 0 0 0 0.019(6) 0.183(10)

STRUCTURE SOLUTION

PHASE ANALYSIS AND STRUCTURE REFINEMENT

SHORT-RANGE ORDER, MICROSTRUCTURAL INVESTIGATIONS Short-range order, microstructural investigations – study of short-range order parameters for amorphous sample SiO2 (90 %) + V2O5 (10%) (materials for catalysis), crystalline ZnO and SiO2. [Shevchuk V.N., Popovych D.I., Usatenko Yu.N., Demchenko P.Yu., Serkiz R.Ya. Structure features and paramagnetic centres in oxide nanopowders // Functional Materials. – 2009. – Vol. 16, No.4. – P. 1-8].

ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ Рисунок 4 – опис загальної функції радіального розподілу атомної густини (ФРРА) для зразка SiO2 + V2O5 (90/10 ваг. %) кривою Гауса.

MICROSTRUCTURAL INVESTIGATIONS