Electromagnetic bases of dynamic theory of X-ray diffraction. Wave field in crystal, absorption, energy flow, anomalous dispersion. High-resolution X-ray diffractometry, X-ray topography. Multiple crystal arrangements. For students of 4th and 5th year - Solid state physics.
Suitable after lectures FPL012 and FPL030
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (14.05.2019)
Elektromagnetický základ dynamické teorie difrakce rtg záření, vlnové
pole v ohraničeném krystalu, absorpce, tok energie, šíření polí v reálném
krystalu jev anomální absorpce, rtg topografie a interferometrie,
vícekrystalová uspořádání. Pro posluchače Pro posluchače 1. a 2. nmgr FKSM .
Vhodné po přednášce FPL012 a FPL030.
Course completion requirements -
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (12.05.2022)
The condition for completing the course is passing the oral exam in the scope of the lectured material.
Last update: doc. RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D. (12.06.2019)
Podmínkou zakončení předmětu je složení ústní zkoušky v rozsahu odpřednášené látky.
Literature - Czech
Last update: SOUREK (05.05.2004)
V. Valvoda, M. Polcarová, P. Lukáč : Základy strukturní analýzy. Karolinum. Praha 1992
V. Holý, U. Pietsch, T. Baumbach : High-Resolution X-ray Scattering from Thin Films and Multilayers. Springer Verlag. Berlin Heidelberg 1999
A. Authier : Dynamical Theory of X-Ray Diffraction. Oxford University Press. Oxford New York 2001
Syllabus -
Last update: SOUREK (05.05.2004)
1. Introduction.
Historical remarks. Anomalous dispersion, atom from-factor, structure factor. Diffraction geometry, symmetrical and asymmetrical case, factor of asymmetry, Bragg and Laue case of X-ray diffraction. Refraction index of X-rays, generalized Ewald construction.
2. Perfect (nearly) infinite single crystal.
Electromagnetic elements of dynamic theory of diffraction. Relative permitivity as a periodic function. Wave equation and its solution. Unified wave field. Dispersion equation. Polarization factor. Dispersion surfaces, properties of wave-field components. Multiple-beam cases.
3. Restricted perfect single crystal.
Wave field in restricted crystal, graphical solution, determination of wave points. Boundary conditions in thick crystal with negligible absorption, primary extinction. Reflection coefficient, region of total reflection and deviation from Bragg angle for Bragg case. Pendelloesung phenomenon, criterion of applicability of dynamic theory. Energy flow in crystal. Wave field in crystal with absorption, Borrmann phenomenon. Beam of finite size. Restrictions of plane-wave theory, diffraction of spherical waves.
4. Real single crystal.
Wave fields, methods of geometric optics, methods of wave optics, introduction to Takagi-Taupin theory.
5. Experimental aspects dynamic theory.
High-resolution X-ray diffractometry, multiple-crystal arrangements, structure properties of epitaxial layers. X-ray difraction topography, study of real structure of single crystals.
Last update: SOUREK (05.05.2004)
1. Úvod.
Historické poznámky. Anomální disperse, atomový rozptylový faktor, strukturní faktor. Difrakční geometrie, symetrický a asymetrický případ, faktor asymetrie, Braggův a Laueův případ difrakce rentgenového záření. Index lomu rentgenového záření, zobecněná Ewaldova konstrukce.
2. Téměř dokonalý nekonečný monokrystal.
Elektromagnetický základ dynamické teorie difrakce rentgenového záření. Relativní permitivita prostředí jako periodická funkce. Vlnová rovnice a její řešení. Jednotné vlnové pole. Dispersní rovnice. Polarizační faktor. Dispersní plochy, vlastnosti složek vlnového pole. Vícesvazkové případy rentgenové difrakce dokonalými krystaly.
3. Dokonalý ohraničený monokrystal.
Vlnové pole v ohraničeném krystalu, grafické řešení, určení vlnových bodů, míry úhlu dopadu. Hraniční podmínky v tlustém krystalu se zanedbatelnou absorpcí, primární extinkce. Reflexní koeficient, oblast totálního odrazu a odchylka od Braggova úhlu pro Braggův případ. Jev Pendelloesung, kritérium použitelnosti dynamické teorie. Tok energie v krystalu. Vlnové pole v absorbujícím krystalu, Borrmannův jev. Šíření svazku konečné šiře. Omezení teorie rovinných vln, difrakce kulových vln.
4. Reálný monokrystal.
Šíření vlnových polí, metody geometrické optiky, metody vlnové optiky, nástin Takagiovy-Taupinovy teorie.
5. Experimentální aspekty dynamické teorie.
Rentgenová difraktometrie s vysokým rozlišením, vícekrystalová uspořádání rentgenových difraktometrů, strukturní vlastnosti tenkých monokrystalických vrstev. Rentgenová difrakční topografie, studium reálné struktury monokrystalů.
