Goniométer

A goniométer a szögek mérésére szolgáló eszköz vagy érzékelő .

Történelmi

A goniométert 1780 körül találta ki Arnould Carangeot (1742-1806) francia ásványkutató .

Az optikában

Az optika , a goniométer használjuk, hogy meghatározzuk az eltérés egy fény sugár által egy optikai eszköz (például egy prizma vagy diffrakciós rács ).

A goniométernek van egy fix része, amelyre egy mozgó alkatrész van felszerelve, amely egy távcsövet hordoz. Kétféle konfigurációnk lehet:

a rögzített rész össze van kötve a laboratóriumi referenciakerettel (a földön), és a mozgó rész abba az irányba mutat, amelynek szöget a referenciatengellyel kell meghatározni;
a rögzített rész a megfigyelt tárgy referenciakeretéhez van kötve (például járműbe van helyezve), a mozgó rész a referencia irány felé mutat.

A goniométer általában egy fokozatokban beosztott vonalzót , a szögmérőt és egy , a pontosság javítása érdekében esetleg egy laposvázat tartalmaz .

Használat röntgendiffraktometriában

A radiokristályosításban a goniométer a diffraktométer azon része, amelyet a szögek meghatározására használnak. A mozgások motorosak.

A legtöbb esetben a szögeket a motoroknak ( léptetőmotoroknak ) adott sorrendje határozza meg : az inicializálás során a készülék megállapítja nulla értékét (egy referenciaponthoz viszonyítva, például egy rés a goniométeren); a motor nullának megfelelő szöget egy beállítási eljárással határozzuk meg.

Nagy felbontású mérés esetén hosszú időbe telik a motorok pontos helyzetének stabilizálása (a visszacsatoló hurok olyan lengéseket generál, amelyek az idő múlásával csökkennek). Ebben az esetben érdekesebb (időmegtakarítás), ha hagyja, hogy a motor hozzávetőlegesen legyen elhelyezve, majd mérje meg a szöget (automatikus mérés, például optikai érzékelő segítségével).

Kétkörös goniométer

A legáltalánosabb esetben kétkörös goniométerünk van, vagyis meghatározzuk:

a röntgensugár beesési szöge az objektumon, általában Ω-nak és Bragg-Brentano konfigurációban called-nek nevezett szög;
a beeső sugár és a detektált sugár közötti szög, az úgynevezett 2θ.

A „kör” kifejezés valójában egy körmozgást lehetővé tevő motorizációt jelöl, a pontosabb kifejezés a „két motoros tengellyel történő összeállítás” lenne.

Ebben a Bragg-Brentano beállításban a minta rögzített orientációval rendelkezik a diffrakciós vektorhoz képest ( felező a beeső sugár és a detektált nyaláb között). Néha hozzáadunk egy eszközt, amely lehetővé teszi a minta forgatását a tengelye körül, amelyet fonónak neveznek , de ez az eszköz nem tekinthető további körnek, hanem egy állítólagosan homogén minta teljes beolvasásának egyik módja (a gerenda alakja "egy vonal és csak a minta kis részét világítja meg).

Kétféle konfiguráció létezik (itt feltételezünk egy mérést Bragg-Brentano konfigurációban):

a θ-2θ („theta-two theta”) konfiguráció: a röntgencső rögzített, a minta θ, a röntgendetektor pedig 2θ szöggel mozog; ez a leggyakoribb konfiguráció, sőt, mivel a cső a legnehezebb és a legterjedelmesebb eszköz, egyszerűbb rögzíteni;

a θ-θ („theta-theta”) konfiguráció: a minta rögzített marad (vízszintesen), a cső és az érzékelő szimmetrikusan mozog an szögben; ez lehetővé teszi a porok nagy szögben történő mérését (a minta rögzített marad), és megkönnyíti bizonyos eszközök, például sütő felszerelését a minta körül.

Három és négy kör goniométer

Bizonyos esetekben a minta anizotrópiája érdekel minket; ez például a textúra ( preferált kristály-orientáció ), a feszültségek mérése vagy a kristályszerkezet egyetlen kristályból történő meghatározása esetén . A beeső sugár itt pont alakú, megvilágít egy kis tárcsát a mintán.

Ebben az esetben képesnek kell lennie arra, hogy a mintát a tér minden irányában orientáljuk, amely három forgástengelyt feltételez, amelyekhez hozzáadódik a detektor helyzete; ezért négy motoros tengely van, a készülék állítólag „négy körrel” rendelkezik.

Polikristályos minta esetén az eszközt " Euler-bölcsőnek" nevezik , összehasonlítva az Euler-szögekkel . Ez az Euler bölcső lehet központosított vagy különc, lehet nyitott vagy zárt; a nyitott és eltolt bölcsők nagyobb minták befogadására képesek, de elkészítésük bonyolultabb.

A mintát motoros szakaszra helyezzük; a három tengely ( x , y , z ) mentén mozoghat , hogy a minta középpontja a referenciapontban legyen. A cső minden esetben rögzített, és a referencia helyzetben a mintasík függőleges (az érzékelő vízszintes körben mozog).

Monokristályos minta esetén egy orientálható „tűhegyre” ragasztják.

A szemközti fényképen a goniométer a jobb oldali fehér anyag: forgatással történő manipulációra szolgál (nagyon pontos); egy olyan molekula tiszta mikrokristálya, amelynek szerkezetét a monokromatikus röntgensugárban (kúpos felső csőben) meg akarjuk ismerni , a tű végén helyezkedik el a közepén. Egy speciális röntgen CCD kamera (bal oldalon piros betűkkel) digitálisan gyűjti a diffrakciós foltok helyzetét és intenzitását .

Mivel a diffrakciós foltok helyzetét a kamera azonosítja, ez nem orientálható; ezért van egy háromkörös goniométerünk. Videokamera (bal felső sarokban fekete cső) segíti a kristály első elhelyezését és központosítását a röntgensugárban.

Ezek a számítógéppel feldolgozott mérések lehetővé teszik a Fourier-transzformációval a kristály képének helyreállítását, különös tekintettel az azt alkotó alapmolekula képére.

Megjegyzés: ezt a műszert a tudomány és a fizika modelljeinek illusztrálására használták, mert a röntgensugaraknak meghatározó szerepük volt a tudomány fejlődésében.

Iránykeresés

A megállapítás lehetővé teszi, hogy a goniométerrel ellátott rádióvevő azonosítsa a rögzített adó irányát (a navigáció során): címke, illegális vagy ellenséges adó vagy mobil adó: radiosáv .

Az első rádiócsatornákat a tengeri hajózáshoz 1911-ben hozták létre a bresti kikötő kijáratánál, a későbbi Ouessant vasút számára . Mostanra elavultak a GPS- ek, és leállították a sugárzást.

A légi navigáció szempontjából az első francia ADF jelzőfény 1925-ből származik Orly-ban . Fokozatosan eltűnnek is.

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

Megjegyzések és hivatkozások

" Arnoul Carangeot (1742-1806) - Szerző - A Francia Nemzeti Könyvtár forrásai " , a data.bnf.fr webhelyen (hozzáférés : 2020. október 6. ) .