Auslöschungsregeln: Was ist damit gemeint?

Regeln, nach denen sich die gebeugten Wellen bestimmter Indizes wegen der Anordnung der Atome gegenseitig auslöschen. Im krz-Gitter treten nur Reflexe mit geradem h + k + l auf, im kfz-Gitter nur Reflexe, bei denen h, k und l alle gerade oder alle ungerade sind.

Japanische Bezeichnung: 消滅則

„Auslöschungsregeln“ kommt in 2 Übungsfragen aus 1 Thema vor, darunter Werkstoffanalytik (REM, TEM, XRD, XPS).

Fachgebiet: Werkstoffanalytik (REM, TEM, XRD, XPS)

Selbst ausprobieren: Fragen zu Auslöschungsregeln

Welche Indizes hat beim Pulver-XRD eines Metalls mit kfz-Struktur der Beugungsreflex, der beim kleinsten Winkel erscheint?

  1. A(100)
  2. B(110)
  3. C(111)
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Lösung: C. (111)

Im kfz-Gitter tritt Beugung nur auf, wenn h, k und l alle gerade oder alle ungerade sind; sind gerade und ungerade gemischt, löschen sich die Streubeiträge der vier Atome der Elementarzelle aus, und die Intensität ist null (Auslöschungsregeln). Die Reflexe erscheinen daher in der Reihenfolge (111), (200), (220), (311) …, und (111) hat mit dem kleinsten h² + k² + l² den größten Netzebenenabstand und liegt beim kleinsten Winkel. (100) und (110) haben beide gemischt gerade und ungerade Indizes und erscheinen beim kfz-Gitter nicht. Beim krz-Gitter erscheinen nur Ebenen mit geradem h + k + l, sodass der erste Reflex (110) ist; an der Abfolge der Reflexe lassen sich kfz und krz unterscheiden.

Beim Pulver-XRD von Kupfer (kfz) mit Cu-Kα-Strahlung (Wellenlänge 0,15406 nm) erschien der Reflex beim kleinsten Winkel bei 2θ = 43,30°. Welcher Wert kommt der Gitterkonstante von Kupfer am nächsten?

  1. Aca. 0,209 nm
  2. Bca. 0,295 nm
  3. Cca. 0,362 nm
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Lösung: C. ca. 0,362 nm

Mit θ = 21,65° ist sinθ ≈ 0,3689, und aus der Bragg-Gleichung folgt d = λ/(2 sinθ) ≈ 0,2088 nm. Im kfz-Gitter ist der Reflex beim kleinsten Winkel (111), also a = d × √(1² + 1² + 1²) = 0,2088 × √3 ≈ 0,362 nm; das stimmt mit der Gitterkonstante von Kupfer (etwa 0,3615 nm) überein. Ca. 0,209 nm ist der Netzebenenabstand d selbst, ohne Umrechnung in die Gitterkonstante. Ca. 0,295 nm deutet den ersten Reflex als (110) und multipliziert mit √2; hier wurden fälschlich die Auslöschungsregeln des krz-Gitters angewandt. Die richtige Indizierung der Reflexe ist die Voraussetzung für die Bestimmung der Gitterkonstante.

„Auslöschungsregeln“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Auslöschungsregeln“ vorkommt (2)

  1. Welche Indizes hat beim Pulver-XRD eines Metalls mit kfz-Struktur der Beugungsreflex, der beim kleinsten Winkel erscheint?
  2. Beim Pulver-XRD von Kupfer (kfz) mit Cu-Kα-Strahlung (Wellenlänge 0,15406 nm) erschien der Reflex beim kleinsten Winkel bei 2θ = 43,30°. Welcher Wert kommt der Gitterkonstante von Kupfer am nächsten?

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Verwandte Begriffe

XRD (Röntgenbeugung) Kubisch-flächenzentriertes Gitter (kfz) Kubisch-raumzentriertes Gitter (krz) Bragg-Gleichung EDX (energiedispersive Röntgenspektroskopie) REM (Rasterelektronenmikroskop) Scherrer-Gleichung SIMS (Sekundärionen-Massenspektrometrie) XPS (Röntgen-Photoelektronenspektroskopie)

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