النظرية الديناميكية للانعراج

تصف النظرية الديناميكية للانعراج تفاعل الموجات مع شبكة منتظمة . تشمل حقول الموجات الموصوفة تقليديًا الأشعة السينية والنيوترونات والإلكترونات ، بينما تشمل الشبكة المنتظمة هياكل بلورية ذرية أو طبقات متعددة على مقياس النانومتر أو أنظمة ذاتية الترتيب. وبمعنى أوسع، يرتبط هذا النهج بتفاعل الضوء مع مواد ذات فجوة نطاق بصرية أو بمسائل الموجات ذات الصلة في علم الصوتيات . تتناول الأقسام التالية الانعراج الديناميكي للأشعة السينية.

مبدأ
تُعنى النظرية الديناميكية للحيود بدراسة المجال الموجي في الجهد الدوري للبلورة، وتأخذ في الحسبان جميع تأثيرات التشتت المتعدد. وعلى عكس النظرية الحركية للحيود التي تصف الموقع التقريبي لقمم حيود براغ أو لاوي في الفضاء المتبادل ، تُصحح النظرية الديناميكية الانكسار، وشكل القمم وعرضها، وتأثيرات الانطفاء والتداخل. وتُعرض التمثيلات البيانية على شكل أسطح تشتت حول نقاط الشبكة المتبادلة التي تُحقق شروط الحدود عند سطح البلورة.
النتائج
- يؤدي جهد البلورة بحد ذاته إلى انكسار وانعكاس منتظم للأمواج عند سطح التماس مع البلورة، ويُحدد معامل الانكسار بناءً على انعكاس براغ. كما يُصحح الانكسار عند شرط براغ، والانعكاس المشترك بين براغ والانعكاس المنتظم في حالات السقوط المائل.
- انعكاس براغ هو انقسام سطح التشتت عند حدود منطقة بريلوين في الفضاء المتبادل. توجد فجوة بين سطحي التشتت لا يُسمح فيها بمرور الموجات. بالنسبة للبلورة غير الماصة، يُظهر منحنى الانعكاس نطاقًا من الانعكاس الكلي ، يُعرف باسم هضبة داروين . فيما يتعلق بالطاقة الكمومية للنظام، يؤدي هذا إلى بنية فجوة النطاق المعروفة جيدًا للإلكترونات.
- عند حدوث حيود لاوي، تنتقل شدة الضوء من الشعاع المنحرف للأمام إلى شعاع حيود براغ حتى ينطفئ. يحقق الشعاع المنحرف نفسه شرط براغ، فيعيد توزيع شدته إلى الاتجاه الأصلي. تُسمى هذه الدورة ذهابًا وإيابًا دورة بنديلوسونغ .
- يرتبط طول الانطفاء بفترة بنديلوسونغ . حتى لو كانت البلورة سميكة للغاية، فإن حجم البلورة الواقع ضمن طول الانطفاء فقط هو الذي يُسهم بشكل كبير في حيود الأشعة السينية في هندسة براغ .
- في هندسة لاوي ، تقع مسارات الشعاع داخل مثلث بورمان . أما أهداب كاتو فهي أنماط شدة ناتجة عن تأثيرات بنديلوسونغ عند سطح خروج البلورة.
- تحدث تأثيرات الامتصاص الشاذة نتيجةً لأنماط الموجات المستقرة لحقلين موجيين. يكون الامتصاص أقوى إذا كانت نقاط بطون الموجة المستقرة تقع على مستويات الشبكة البلورية، أي حيث توجد الذرات الممتصة، وأضعف إذا انزاحت نقاط البطون بين هذه المستويات. تنتقل الموجة المستقرة من حالة إلى أخرى على جانبي هضبة داروين، مما يُكسبها شكلاً غير متماثل.
التطبيقات
- حيود الأشعة السينية
- حيود النيوترونات
- حيود الإلكترون والمجهر الإلكتروني النافذ
- تحديد البنية في علم البلورات
- حيود السقوط المائل
- موجات الأشعة السينية المستقرة
- التداخل النيوتروني والأشعة السينية .
- بصريات البلورات السنكروترونية
- التصوير الطبوغرافي باستخدام حيود النيوترونات والأشعة السينية
- التصوير بالأشعة السينية
- أحاديات اللون البلورية
- هياكل النطاقات الإلكترونية
انظر أيضاً
للمزيد من القراءة
- ج. ألس-نيلسن، د. ماكمورو: عناصر فيزياء الأشعة السينية الحديثة. وايلي، 2001 (الفصل 5: حيود البلورات المثالية).
- أندريه أوتييه: النظرية الديناميكية لانعراج الأشعة السينية. سلسلة دراسات الاتحاد الدولي لعلم البلورات، العدد 11. مطبعة جامعة أكسفورد (الطبعة الأولى 2001 / الطبعة الثانية 2003). ISBN 0-19-852892-2.
- آر دبليو جيمس: المبادئ البصرية لانعراج الأشعة السينية. بيل، 1948.
- إم فون لاو: Röntgenstrahlinterferenzen. Akademische Verlagsanstalt، 1960 (ألماني).
- ZG Pinsker: التشتت الديناميكي للأشعة السينية في البلورات. سبرينغر، 1978.
- بي إي وارين: حيود الأشعة السينية. أديسون-ويسلي، 1969 (الفصل 14: نظرية البلورة المثالية).
- دبليو إتش زاخارياسن: نظرية حيود الأشعة السينية في البلورات. وايلي، 1945.
- بوريس دبليو باترمان، هندرسون كول: الحيود الديناميكي للأشعة السينية بواسطة البلورات المثالية. مراجعات الفيزياء الحديثة، المجلد 36، العدد 3، 681-717، يوليو 1964.
- H. Rauch, D. Petrascheck، "Grundlagen für ein Laue-Neutroneninterferometer Teil 1: Dynamische Beugung"، AIAU 74405b، Atominstitut der Österreichischen Universitäten، (1976)
- هـ. راوخ، د. بيتراشيك، "حيود النيوترونات الديناميكي وتطبيقاته" في "حيود النيوترونات"، هـ. داكس، محرر. (1978)، سبرينغر-فيرلاغ: برلين هايدلبرغ نيويورك. ص 303.
- ك.-د. ليس: "Structurelle Charakterisierung und Optimierung der Beugungseigenschaften von Si(1-x)Ge(x) Gradientenkristallen, die aus der Gasphase gezogen wurden"، أطروحة، Rheinisch Westfälische Technische Hochschule Aachen، (27 أكتوبر 1994)، جرة:nbn:de:hbz:82-opus-2227
- التقنيات المتعلقة بالنيوترونات
- التقنيات المتعلقة بالسنكروترون
