Results 1 to 5 of 5
  1. #1
    کاربر فعال
    Join Date
    May 2010
    Location
    پایتخت
    Posts
    320
    Thanks
    1,176
    Thanked 1,182 Times in 319 Posts
    Groans
    0
    Groaned 0 Times in 0 Posts

    Default تبلور و عوامل موثر در تشکيل بلورها

    تبلور و نمو بلورها:
    براي اينکه يک بلور بتواند تشکيل گردد، بايد در وله اول نطفه آن بسته شود، پس از تشکيل ، نطفه شروع به نمو ميکند تا بالاخره بلوري که بوسيله سطو ااطه شده است، بوجود ايد. نطفههاي بلور عبارتند از بلورهاي ريزي با قطر تقريبي 40 تا 180 آنگستروم که بطور ناگهاني در بخارات و مايعات اشباع شده و يا مواد مذاب سرد شده تشکيل ميشوند. در اجسام جامد تشکيل بلور ، نقش مهمي را بازي ميکند، مثلا تشکيل بلور که در اثر فعل و انفعالات شيميايي يا نارسائيهاي رارتي در شيشه ايجاد ميگردد، باعث از بين رفتن شفافيت شيشه خواهد شد.
    تبلور معمولا در موقع تبديل يک الت فيزيکي به الت فيزيکي ديگر صورت ميگيرد. اين تبديل به سه صورت زير انجام ميشود:

    تبلور در هنگام تبديل الت مايع به جامد:
    اين نوع تبلور به دو صورت انجماد مواد مذاب و تبلور مواد ملول انجام ميگيرد:
    + انجماد مواد مذاب :
    اگر ماده مذاب به سرعت سرد شود، اتمها يا مولکولها با هر موقعيتي که دارند، متراکم و بيرکت ميشوند و ماده منجمد ميگردد. در اين صورت جسمي جامد و ايزوتوپ بدون داشتن نظم ذرهاي تشکيل ميشود. اگر سرد شدن با آرامي و کند انجام شود اتمها و مولکولها با توجه به نيروي جاذبه خود و اطاعت از شبکه تبلور کنار هم چيده شده و نطفه بلور را تشکيل ميدهند. سپس در نتيجه اتصال ساير مولکولهاي منزوي و معلق در ماده مذاب به نطفه بلور ، جم آن افزايش مييابد تا اينکه به بلوري درشت تبديل ميگردد.
    + تبلور مواد ملول :
    در اين نوع تبلور بايد ملول به ال فوق اشباع باشد. در چنين ملولهايي بلورها تشکيل و تهنشين ميشوند. اين بلورها ابتدا به صورت نطفههاي مترک ميباشند، علت ترک آنها رکات قبلي يونها و مولکولهاي سازنده آنها است. در ملولها نيز مانند انجماد مواد مذاب ، رشد بلورها از طريق اتصال منظم يونها ، اتمها و مولکولهاي معلق در ملول به نطفههاي بلور صورت ميگيرد.

    تبلور در هنگام تبديل الت بخار به جامد سوبليماسيون :
    در اين الت تبلور ، بلورها مستقيما از تبديل بخار به جامد اصل ميشوند. اين بلورها معمولا کوچک و داراي طر اوليه ميباشند که اصطلاا اسکلت بلور گفته ميشود. در طبيعت ، سوبليماسيون در گازهاي خشک آتشفشاني ديده ميشود. در اين الت مواد گازي آتشفشاني در شکافهاي توده آذرين مستقيما به بلور تبديل ميگردند. مثال بسيار روشن براي پديده سوبليمانسيون ، تشکيل قشرهاي بلور يخ ناشي از انجماد مستقيم بخار آب اطاقها بر روي شيشه پنجرهها در سرماي زمستان ميباشد.

    تبلور مواد جامد :
    الت سوم تبلور که خوب شناخته نشده و در طبيعت فراوان ديده ميشود، تبلور در ميط جامد است. در اين الت رشد بلورها بخرج بلورهاي کوچکتر و تت تاثير فشار و رارت و در مدت زمان طولاني صورت ميگيرد. براي مثال امروزه سنگهاي شيشهاي آتشفشاني خيلي قديمي را متبلور ميبينيم. بنابراين معلوم ميشود که اين گونه سنگها به تدريج در طول زمان متبلور شدهاند. سنگهاي آهکي دانه ريز که از بلورهاي ريز کربنات کلسيم تشکيل شدهاند، تت تاثير عوامل دگرگوني (فشار و رارت) به مرمر که داراي بلورهاي دانه درشت کلسيت است، تبديل ميگردد.

    تاثير عوامل خارجي در نمو بلورها :
    شرايط زير سبب بوجود آمدن اختلاف در اندازه بلورها ميگردد:
    + سرعت انجماد :
    افزايش طول مدت انجماد يک ماده مذاب امکان تغذيه شيميايي بيشتر بلورها از ماده مذاب را فراهم ميسازد. بنابراين کم شدن سرعت انجماد ، موجب تشکيل بلورهاي درشت و تسريع در انجماد سبب تشکيل بلورهاي کوچک و ريز ميگردد.
    + وجود مواد فرار :
    وجود بخار آب و گازها در يک ماده مذاب ، نقطه انجماد را پايين آورده و سرعت انجماد را کند ميسازد. بنابراين باعث افزايش رشد بلورهاي آن ماده ميشود. به عنوان مثال در رگههاي پگماتيت به علت وجود بخار آب و گازهاي فراوان در ماده مذاب پگماتيتي ، بلورها به مراتب درشتتر از بلورهاي توده آذرين اصلي است، ال آنکه سرعت انجماد در رگههاي پگماتيت از سرعت انجماد توده آذرين اصلي بيشتر بوده است.
    + تراکم ملول :
    اندازه بلورها در يک ملول بستگي به درجه اشباع شدگي آن ملول دارد. در ملولهاي فوق اشباع تعداد مراکز تبلور فراوان ميباشد و در نتيجه اندازه بلورها کوچک خواهد شد. برعکس در ملولهائي با درجه اشباع شدگي کمتر تعداد مراکز تبلور کم بوده و بنابراين اندازه بلورها درشتتر خواهد بود.

    ميانبار يا ادخال در بلورها :
    در ين رشد بلور ممکن است موادي به صورت جامد ، مايع و يا گاز به سط بلور بچسبد. ادامه رشد بلور باعث ميشود که اين مواد در درون بلور قرار گرفته، موجب تشکيل ادخال در داخل بلور گردد، بابهايي خيلي کوچک گاز کربنيک همراه با آب در داخل بلور کوارتز و يا قطرات خيلي کوچک آب در بلورهاي نمک طعام و نيز قطرات مواد مذاب غير متبلور (شيشه) در درون بلورهاي فلدسپات ادخالهائي ميباشند که همزمان با تبلور بلور در داخل آن قرار ميگيرند.
    اجتماع بلورها :
    اجتماع بلورها به دو صورت اجتماع منظم و نامنظم مشاهده ميشود:
    + اجتماع نامنظم :
    در اين نوع ، اجتماع بلورها در جهات مختلف بدون رعايت نظم و ترتيب صورت ميگيرد. مثلا در يک توده نبات يا در اختلاط گچ زنده با آب ميبينيم که گچ ميبندد. سخت و يکپارچه شدن اين ماده به علت تبلور مجدد بلورهاي ژيپس و چسبيدن آنها به يکديگر صورت ميگيرد.
    + اجتماع منظم :
    هرگاه در زمان تشکيل و نمو بلورها ، شرايط مناسب باشد، نطفههاي بلور بطور اتفاقي در کنار هم نميگيرند، بلکه طبق قواعد معين با نظم و ترتيب خاصي با يکديگر ، رشد و نمو خواهند نمود. صورتهاي مختلف اجتماع منظم بلورها عبارتند از:
    + اجتماع کروي (اسفروليتي) :
    اگر تبلور ماده مذاب سريع صورت بگيرد و تعداد مراکز تبلور کم باشد، بلورها به شکل سوزنهاي باريک و به صورت دستجات کروي و جدا از هم تشکيل ميشوند، مانند بلورهاي سوزني شکل طلا و کلرور پتاسيم که در سيستم کوپيک متبلور ميشوند.
    + اجتماع موازي :
    در اين گونه تجمع ، بلورها بطور موازي در کنار يکديگر قرار ميگيرند و داراي سطو مشترکي ميباشند. در اجتماع موازي بلورها معمولا بلورهاي همجنس شرکت دارند، مانند بلور کوارتز.
    + اجتماع بلورهاي غيرهمجنس :
    علاوه بر بلور همجنس ، بلورهاي غيرهمجنس نيز به نوبه خود تشکيل اجتماع منظم و يا جهتدار ميدهند. اين نوع اجتماعات بر پايه تشکيل نطفه بلوري بر روي بلور ديگري قرار دارد، به نوي که سط مشترک بين دو بلور از نظر ساختمان شبکهاي مشابه باشند. براي مثال ، اغلب بر روي بلورهاي ورقهاي هماتيت بلورهاي سوزني شکل روتيل نمو نمودهاند و در پگماتيتها بلورهاي کوارتز در داخل بلور ارتوز به صورت اجتماع موازي ديده ميشود.

    اختصاصات مواد متبلور :
    اجسام متبلور به خاطر داشتن شکل مخصوص ، سختي ، خاصيت ارتجاعي ، مقاومت مدود در مقابل رارت و فشار و نقطه ذوب از مايعات و گازها متمايز ميشوند. بعضي از مواد متبلور مانند پارافين نرم هستند و اجسامي مانند شيشه و پلاستيک هرچند که جامدند، ولي متبلور نميباشند. بلورها اجسامي همگن و انايزوتوپ هستند. انايزوتوپ بودن بلور به اين علت است که اختصاصات فيزيکي مانند سرعت انتشار رارت و نور يا درجه سختي و غيره در جهات موازي آنها برابر ميباشد و در جهات مختلف نابرابر ميباشد.

    رنگ بلورها :
    هرگاه بخش اعظم نور از بلور عبور کند و فقط مقدار کمي از آن جذب گردد، بلور شفاف ديده ميشود و چنانچه مقدار نور جذب شده و نوري که از بلور عبور ميکند، تقريبا برابر باشد، بلور نيمه شفاف به نظر ميرسد. در صورتي که اگر تمام نور وارده جذب گردد، بلور تيره ديده ميشود. هرگاه جذب نور براي طول موجهاي مختلف متفاوت باشد، بلور رنگي بنظر ميرسد.
    بعضي از بلورها داراي رنگهاي مشخص هستند، مثلا مالاکيت داراي رنگ سبز و ازوريت داراي رنگ آبي آسماني ميباشد. تعدادي از بلورها در اصل بيرنگ ميباشند، ولي در اثر وجود ناخالصي و يا پيگمان به رنگهاي مختلفي ديده ميشوند. مثلا کوارتز بيرنگ بوده، ولي در اثر ناخالص داراي رنگهاي سفيد ، بنفش ، دودي ، زرد ، صورتي و سياه ميباشد و يا وجود کروم به صورت پيگمان در کروندوم باعث رنگ قرمز آن ميشود.

    خدایا:چگونه زیستن را به من بیاموز
    چگونه مردن را خود فرا خواهم گرفت

  2. The Following 4 Users Say Thank You to Nima_Mollaei_882 For This Useful Post:

    Emad_Sufian_883 (08-24-2010),Mehran_Montazeri_881 (08-24-2010),Mohamad_Qasemi_882 (08-24-2010),Setayesh_Zargar_863 (11-29-2010)

  3. #2
    حرفه ای
    Join Date
    May 2010
    Posts
    71
    Thanks
    674
    Thanked 445 Times in 81 Posts
    Groans
    0
    Groaned 0 Times in 0 Posts

    Default رشد بلور

    رشد بلور:
    به مواد جامدی که اجزای سازندهی آنها (مولکول،اتم یا یونها) در سه جهت فضایی به صورت منظمی کنار هم قرار گرفته باشند، کریستال یا بُلور میگویند. ساختارهای بلورین نظم بلند دامنه داشته و خواص ناهمسانگرد دارند.بلورهای نیم رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیکی و مدارهای مجتمع استفاده میشوند، باید به صورت دقیق رشد داده شده و ناخالصیهای آنها جدا گردد. در زیر به سه روش رشد این بلورها اشاره میکنیم.

    پیشرفت تکنولوژی قطعات الت جامد نه تنها به توسعه مفاهیم قطعات الکترونیکی بلکه به بهبود مواد نیز وابسته بوده است. شرایط رشد بلورهای نیم رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیک استفاده میشود، بسیار دقیقتر و مشکلتر از سایر مواد است. علاوه بر این که نیم رساناها باید به صورت تک بلورهای بزرگ در دسترس باشند، باید خلوص آنها نیز در مدوده بسیار ظریفی کنترل شود. مثلا تراکم بیشتر ناخالصیهای مورد استفاده در بلورهای سیلیسیوم فعلی از یک قسمت در ده میلیارد کمتر است. چنین درجاتی از خلوص ، مستلزم دقت بسیار در استفاده و بکارگیری مواد در هر مرله از فرآیند ساخت است.
    تاریخچه
    اولین ارجاع به آرایش منظم ذرات سازندهی بلورها در آثار ستارهشناس مشهور ج.کپلر (۱۶۱۹) و رابرت هوک (۱۶۶۵) کاشف میکروسکوپ یافت میشود. مدتی بعد دانشمند مشهور کریستین هوگنز (۱۶۹۰) خواص نوری کریستالهای کلسیت (CaCO3) را بررسی کرده و فرضیهای را ارائه کرد که کریستالها از ذرات بسیار کوچکی با شکل مشخص ساخته شدهاند. پس از آن م.و. اومونوسوف (۱۷۶۵-۱۷۱۱) تئوری ذرهای ساختار مواد را کامل کرد. او فرض کرد که ذرات شکل کروی داشته باشند.
    رشد سیلیسیوم تک بلور اولین بار در آغاز و میانه دهه ۱۹۵۰ انجام گرفت که هم اکنون نیز در ساخت مدارهای مجتمع از آن استفاده میشود.

    روشهای رشد بلور
    ۱- رشد از مذاب
    یک روش متداول برای رشد تک بلورها ، سرد کردن انتخابی ماده مذاب است به گونهای که انجماد در راستای یک جهت بلوری خاص انجام میپذیرد.
    ـ یک مثال
    ظرفی از جنس سیلیکا (کوارتز شیشهای) در نظر بگیرید که دارای ژرمانیوم (Ge) مذاب است و میتوان آن را طوری از کوره بیرون آورد که انجماد از یک انتها شروع شده به تدریج تا انتهای دیگر پیش رود. با قرار دادن یک دانه بلوری کوچک در نقطه شروع انجماد میتوان کیفیت رشد بلور را بالا برد. شکل بلور بدست آمده توسط ظرف ذوب تعیین میشود. ژرمانیوم ، گالیم آرسنیک (GaAs) و دیگر بلورهای نیم رسانا اغلب با این روش که معمولا روش بریجمن (Bridgman) افقی نامیده میشود، رشد داده میشوند.
    معایب رشد بلور در ظرف ذوب
    در این روش ماده مذاب با دیوارهای ظرف تماس پیدا میکند و در نتیجه در هنگام انجماد تنشهایی ایجاد میشود که بلور را از الت ساختار شبکهای کامل خارج میسازد. این نکته بویژه در مورد Si که دارای نقطه ذوب بالایی بوده و تمایل به چسبیدن به مواد مذاب را دارد، مشکل جدی است.

    ۲- روش جایگزین
    یک روش جایگزین ، کشیدن بلور از مذاب در هنگام رشد آن است. در این روش یک دانه بلوری در داخل ماده مذاب قرار داده شده و به آهستگی بالا کشیده میشود و به بلور امکان رشد بر روی دانه را میدهد. معمولا در هنگام رشد ، بلور به آهستگی چرخانده میشود تا علاوه بر هم زدن ملایم مذاب از هر گونه تغییرات دما که منجر به انجماد غیر همگن میشود، متوسط گیری کند. این روش ، روش چوکرالسکی (Czochoralski) نامیده میشود.
    ۳- پالایش نایهای و رشد نایه شناور
    استفاده از نایه مذاب مترک به خصوص وقتی که رفت و برگشتهای متعددی در راستای شمش انجام میپذیرد، موجب خلوص قابل توجهی در ماده اولیه میشود. این فرایند پالایش نایهای نامیده میشود. تکنیکهای متداول برای ذوب شمش عبارتند از : تابش گرما از یک گرماده مقاومتی ، گرمایش القایی و گرمایش بوسیله بمباران الکترونی در فصل مشترک مایع و جامد که در ال انجماد است. توزیع خاصی از ناخالصیها بین دو فاز وجود خواهد داشت، کمیت مهمی که این ویژگی را مشخص میکند، ضریب توزیع Distribution Coefficient است که به صورت نسبت تراکم ناخالصی در جامد به تراکم آن در مایع در الت تعادل تعریف میشود.

    ضریب توزیع تابعی از ماده ، ناخالصی دمای مرز مشترک بین جامد و مایع و سرعت رشد است. اگر مرورهای متعددی صورت گیرد، طول بیشتری از شمش خالص شده و پس از مرورهای متعدد اکثر ناخالصیها به انتهای شمش کشیده میشود که میتوان آن را برید و جدا کرد و در نتیجه یک بلور با خلوص خیلی زیاد باقی میماند. ضریب توزیع که روند بالایش نایهای را کنترل میکند، در هر گونه رشد از مذاب نیز اهمیت دارد.
    روشهای تبلور و رشد بلور
    روشهای مختلفی برای تبلور و رشد بلور وجود دارند که در میان رایجترین آنها میتوان به روشهای زیر اشاره کرد:
    1-روشهای فاز بخار
    رسوب شیمیایی بخار (‎CVD)‏
    رسوب فیزیکی بخار (‎PVD)‏
    2-روشهای بر پایه ملول
    استفاده از ضد ملولها
    کم کردن دما و رساندن ملول به الت فوق اشباع
    انجماد لال و جدا کردن رسوبات
    کلوخهکردن و استفاده از دستگاه مرکزگریز (سانتریفوژ)
    منابع:
    1-http://forum.parsigold.com
    2-http://www.lenjan.ir
    3-http://fa.wikipedia.org
    نتوان ترک تو ای قبله دلها کردن /که مال است دگر مثل تو پیدا کردن

  4. The Following 6 Users Say Thank You to Hosein_Akbari_882 For This Useful Post:

    AliReza_Zaheri_894 (02-12-2011),Hamid_Maleki_884 (02-12-2011),Masoud_Rahimi_881 (02-15-2011),Masoume_Janbozorgi_882 (02-13-2011),Milad_Najari_882 (02-13-2011),Mohamad_Qasemi_882 (02-13-2011)

  5. #3
    کاربر فعال
    Join Date
    Apr 2011
    Location
    اراک
    Posts
    418
    Thanks
    4,786
    Thanked 3,364 Times in 540 Posts
    Groans
    0
    Groaned 0 Times in 0 Posts

    Default بلور

    بلور شکلی از ماده جامد است که در آن مولکولها ٬ اتمها و یونها با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار دارد . تکرار این آرایش منظم در سه جهت فضایی سبب بزرگتر شدن بلور می شود . نظم بیرونی بلورها ٬ بر اثر نظم درونی آنهاست. بدلیل همین نظم ٬ سطهای خارجی بلورها صاف و هموار هستند . این سطهای صاف با یکدیگر زاویه هایی می سازند که اندازه های آنها در بلورهای یک ماده همواره ثابت است . یکی از راههای تشخیص بلورها ٬ از یکدیگر اندازه گیری زاویه بین سطهای آنهاست . بلورها به شکلهای مکعب ٬ منشور ٬ هرم و چند وجهیهای مختلف هستند و معمولا" سطها و زاویه های هر شکلی از آنها مشابه و قرینه یکدیگرند .


    تبلور
    بلورها بر اثر تغییر فشار و دما در ملولها ٬ مواد مذاب ٬ مواد جامدو بخار بوجود می آید . مثلا" بر اثر کاهش دما بلورهای برف ٬ از ابر و بلورهای نمک طعام از آب شور دریاچه های نمکی جدا می شوند . غلظت آب این دریاچه های شور ٬ بر اثر تبخیر یا کاهش دما ٬ به الت اشباع و فوق اشباع در می آید و بلورهای نمک از آن جدا می شود . بلورهای تشکیل دهنده سنگهای آذرین از سرد شدن ماگما ( سنگهای ذوب شده درون زمین ) به وجود می آیند . بلورهای سنگهای دگرگون مانند سنگ مرمر از تاثیر دما و فشار زیاد بر سنگهای دیگر شکل می گیرند . به فرآیند تشکیل بلورها تبلور گفته می شود .
    هنگامی که دما یافشار تغییر می کند و یا تبخیر روی می دهد و شرایط مناسب تبلور ایجاد می شود ٬ اتمهای مواد به یکدیگر می پیوندند . این اتمها معمولا" در اطراف ذرات موجود در میط جمع می شوند . این ذرات هسته تبلور نامیده می شوند . هسته تبلور از ذرات ناخالص یا بلورهای خرد شده یک ماده تشکیل می شود . گاهی نیز شماری از اتمهای ماده اصلی کنار هم قرار می گیرند و هسته تبلور را می سازند . اتمهای دیگر نیز به تدریج در اطراف این هسته جمع می شوند و با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند . کوچکترین واد ساختاری منظم هر بلور را سلول اولیه آن بلور می نامند .


    دستگاههای بلورشاختی

    در طبیعت شکل سلول اولیه در بلور کانیهای مختلف تفاوت دارد . به طور کلی شش نوع سلول اولیه در نتیجه شش نوع بلور کانی وجود دارد . هر یک از این شش نوع بلور متعلق به یک دستگاه بلور شناختی است . دستگاههای بلور شناختی عبارتند از مکعبی ٬مربعی ٬راست لوزی ٬تک شیب ٬سه شیب ٬. شش وجهی .
    در دستگاه مکعبی هر سه مور ( سه جهت فضایی ) یا هم مساوی و بر هم عمود هستند مانند بلورهای نمک طعام و سولفید آهن .


    دستگاه مربعی
    :فقط دو مور با هم مساوی هستند اما اندازه مور سوم با آنها یکی نیست . این سه مور نیز بر هم عمود هستند . در این دستگاه ساده ترین بلور به شکل منشور است که سط قاعده آن مربع است مانند بلورهای اکسید قلع و اکسید تیتان .

    دستگاه راست لوزی
    :مورها نا مساوی اما بر یکدیگر عمود هستند . ساده ترین بلور در این دستگاه منشوری است که قاعده آن به شکل لوزی یا مستطیل است . مانند بلورهای گوگرد و کربنات کلسیم .

    دستگاه تک شیب
    :سه مور نابرابرند و دو تا از آنهابر هم عمودند مانند بلورهای میکا٬ تالک و گچ آبدار.

    دستگاه سه شیب
    :سه مور نابرابرند و هیچیک بر هم عمود نیستند . در بلور ساده سه شیب همه وجه ها متوازی الاضلاع هستند . مانند بلورهای گروهی از فلدسپاتها .

    دستگاه شش وجهی
    :چهار مور وجود دارد که طول سه مور آن برابر است . این سه مور در یک صفه قرار دارندو با هم زاویه ١٢ درجه می سازند . مورچهارم عمود بر آنهاست مانند بلورهای کوارتز .

    در هر یک از دستگاهها ٬ بلورها را بر اساس تقارن موجود در آنها به رده هایی تقسیم
    می کنند . در شش دستگاه بلور شناختی ٣٢ رده بلوری تشخیص داده شده است .
    هنگام تشکیل بلورها ٬ اگر فضا و زمان و شرایط مناسب وجود داشته باشد بلورهای درشتی بوجود می آیند . این بلورها را بصورت تک بلور می توان مشاهده و بررسی کرد و رده و دستگاه بلور شناختی آنها را مشخص کرد . اگر شرایط مناسب نباشد ٬ بلورها به اندازه های کوچکتر و بصورت مجموعه ها و توده های ریز تشکیل می شوند . گاهی بلورها به قدری ریزهستند که نمی توان آنها را با چشم دید و برای مطالعه آنهاازذره بین ٬
    میکروسکوپهای نوری و الکترونی و اشعه ایکس استفاده می شود .
    مقدمه
    با نگاه کردن به ساختار داخلی بلورها ، دانشمندان امروزه میدانند که بلورها به این دلیل همیشه شکلهای منظم و قابل شناسلیی دارند که اتمهای داخل آنها همیشه به شکل الگوهای مشخصی که شبکه نام دارند در کنار یکدیگر قرار میگیرند. خواص یک بلور به شبکه آن بستگی دارد. به عنوان مثال الماس به این دلیل بسیار سخت است که اتمهای آن با پیوندهای بسیار قوی به هم متصل شدهاند و یک شبکه مستکم را بوجود آوردهاند. دانشمندان شبکه بلورها را با استفاده از اشعه ایکس مطالعه میکنند. این مطالعات آشکار ساخته است که همه بلورها را میتوان فقط به هفت ساختار پایه طبقه بندی کرد، که با ساختار شبکه هر بلور تعیین میشود.







    تاریخچه
    در پی کشف پراش اشعههای ایکس توسط رونتگن و انتشار یک رشته ماسبات و پیشبینیهای ساده و موفقیت آمیز در مورد ویژگیهای بلورین ، بررسی ساختارهای بلوری بصورت دقیقتر شروع گردید. ناظرهای اولیه با توجه به نظم شکل خارجی بلورها به این نتیجه رسیدند که بلورها از تکرار منظم سنگ بناهای همانند بوجود میآیند. زمانی که بلوری در شرایط میطی ثابت رشد میکند، شکل آن در ین رشد تغییر نمیکند، گویی سنگ بناهای همانند بطور پیوسته به آن افزوده میشوند. این سنگ بناها ، اتمها یا گروههایی از اتمها هستند، که بلور یک آرایه متناوب سه بعدی از اتمهاست. این موضوع با این کشف کانی شناسان در قرن هیجدهم که اعداد شاخص جهتهای تمام وجوه بلور اعداد درستند، آشکار شد.
    آزمایش ساده
    یک لیوان معمولی برداشته و آن را از آب پر کنید. ال مقداری شکر در داخل لیوان ریخته و آن را با قاشق به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب ل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن ل نشود و در لیوان ته نشین گردد. چنین ملولی را اصطلاا ملول اشباع شده آب و شکر میگویند. ال یک دانه به قند را که قسمتی از آن شکسته شده است و بصورت مکعب کامل نمیباشد، انتخاب کنید.

    ال به قند را بوسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاظه میکنید که قسمت شکسته شده به قند کاملا ترمیم یافته و به قند بصورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد بلور است.
    ساختار کلی
    بلور ایده آل از تکرار بی پایان وادهای ساختاری همانند در فضا بوجود میآید. در سادهترین بلورها ، مانند مس ، نقره ، آهن و فلزات قلیایی ، این وادهای ساختاری یک تک اتم است. در اکثر مواد واد ساختاری شامل چندین اتم یا ملکول است. در بلورهای معدنی این تعداد تا دود 100 و در بلورهای پروتئین به 10000 میرسد. ساختار تمام بلورها بر سب شبکهای که به هر نقطه آن گروهی از اتمها متصل هستند، توصیف میگردد، این گروه اتمها را پایه میگویند، پایه در فضا تکرار میشود تا ساختار بلور را تشکیل دهد.
    ساختار بلوری غیر ایده آل
    از نظر بلورنگاران کلاسیک ، بلور ایدهآل از تکرار دورهای وادهای یکسان در فضا شکل میگیرد. ولی هیچ دلیل عمومی وجود ندارد که بلور ایدهآل الت مینیمم انرژی اتمها در صفر مطلق باشد. در طبیعت ساختارهای بسیاری وجود دارند که با آنکه منظم هستند، کاملا دوره نیستند. نظر ایدهآل بلورنگاران لزوما یک قانون طبیعت نیست. بعضی از ساختارهای غیر دورهای ممکن است فقط فرا پایدار باشند و طول عمر بسیار درازی داشته باشند.
    انوع ساختار بلوری
    انواع مختلف ساختارهای بلوری وجود دارند که چند مورد از ساختارهای بلوری ساده و مورد توجه همگانی عبارتند از:


    * بلور مکعبی مرکز سطی (fcc) :
    در این الت سلول یاخته بسیط ، لوزی رخ است. بردارهای انتقال بسیط نقطه شبکه واقع در مبدا را به نقاط شبکه واقع در مراکز وجوه وصل میکنند.

    * بلور مکعبی مرکز جمی (bcc) :
    در این الت یاخته بسیط لوزی رخی است که هر ضلع آن برابر است و زاویه بین اضلاع مجاور است.

    * بلور کلرید سدیم Nacl :
    در این الت پایه شامل یک اتم Na و یک اتم Cl است که به اندازه نصف تعداد اصلی مکعب یکه از هم فاصله دارند.

    * بلور کلرید سزیم CsCl :
    در این الت در هر یاخته بسیط یک مولکول وجود دارد. هر اتم در مرکز مکعبی متشکل از اتمهای نوع مخالف قرار دارد.

    * ساختار بلوری تنگ پکیده شش گوش (hcp) :
    در این ساختار مکانهای اتمی یک شبکه فضایی را بوجود نمیآورند. شبکه فضایی یک شش گوشی ساده است که به هر نقطه شبکه آن پایهای با دو اتم یکسان مربوط میشود.


    * ساختار الماسی :
    در این الت شبکه فضایی fcc است. این ساختار نتیجه پیوند کووالانسی راستایی است.

    * ساختار مکعبی سولفید روی ZnS :
    ساختار الماس را میتوان بصورت دو ساختار fcc که نسبت به یکدیگر به اندازه یک چهارم قطر اصلی جابجا شدهاند، در نظر گرفت. ساختار مکعبی سولفید روی از قرار دادن اتمهای Zn روی یک شبکه fcc و اتمهای S رویی شبکه fcc دیگر نتیجه میشود.

    * ساختار شش گوشی سولفید روی (و ورلستاین):
    اگر فقط اتمهای همسایه اول را در نظر بگیرید، نمیتوان بین دو الت ZnS مکعبی و شش گوشی فرق گذاشت. اما اگر همسایههای دوم را در نظر بگیریم میتوان این دو الت را از هم تمییز داد.

    علت مطالعه ساختارهای بلوری
    از آنجا که بیشترقطعات الکترونیکی مانند دیود ، ترانزیستور و ... از بلورها ساخته میشود. همچنین به دلیل گسترش روز افزون وسایل الکترونیکی و توجه بیش از د به ساختن ریزتراشههای کامپیوتری با ابعاد بسیار کم ، توجه فوق العاده به سمت بلور شناسی و مطالعه ساختارهای بلوری شده است. و دانشمندان مختلف در سط جهان مطالعات وسیعی را در این زمینه انجام میدهند، که از آن جمله میتوان به فعالیتهای انجمن نانوتکنولوژی اشاره کرد.
    خواص بلور ها

    مقدمه
    در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا ٬ دارای نظم هندسی ویژهای است که معمولا" در تمام جهتها یکسان نیست. برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آنها در همه جهتها یکسان است. از اینرو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین ٬ مانند رسانایی گرمایی ٬ انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهتها یکسان است. به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) میگویند. چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهتهای مختلف متفاوت است به آنها ناهمسانگرد میگویند. تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور میشوند مانند اجسام غیر بلورین عمل میکنند، چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند.



    کاربرد ناهمسانگردی
    پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها میشود که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند. مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر میشوند. اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر میکند، به این پدیده پیزوالکتریک میگویند.
    گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد میکند و سبب میشود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی بوجود میآید. همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم، بلورها به تناوب منبسط و منقبض میشوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید میکنند. از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده میشود.
    خواص نیم رسانایی
    بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم ٬ سیلیسیم و کربن خاصیت نیم رسانایی دارند و تا اندازهای جریان الکتریکی را از خود عبور میدهند. اگر بلورهای نیم رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم٬ مقاومت الکتریکی آنها کم میشود و الکتریسیته را بهتر عبور میدهد. نیم رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات بصورت دیود و ترانزیستور و قطعههای دیگر الکترونیکی بکار میروند. دیود یا یکسو کننده از دو قطعه بلور نیمه رسانا ساخته میشود و برای یکسو کردن جریانهای متناوب بکار میرود. ترانزیستور از سه قطعه بلور نیم رسانا تشکیل میشود و برای تقویت جریانهای ضعیف و یکسو کردن جریان متناوب بکار میرود. دیودها و ترانزیستورها از قسمتهای اصلی گیرندهها و فرستندههای رادیو و تلویزیون هستند.
    پدیده دو شکستی
    بعضی از بلورها نور را به دو دسته پرتو تقسیم میکنند، بر اثر این پدیده در کانیهای شفاف ٬ مانند کربنات کلسیم شکست مضاعف ایجاد میشود. اگر نوشتهای را زیر کربنات کلسیم قرار دهیم بصورت دو نوشته دیده میشود.
    بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند. مانند بلور تورمالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم میکند. یک دسته آنها را جذب میکند و دسته دیگر را از خود عبور میدهد. از این خاصیت برای ساختن فیلمها و عدسیهای قطبنده (پلاریزان) و برای کاهش شدت نور چراغهای اتومبیل استفاده میشود. عدسیهای قطبنده را در ساختن ابزارهای نوری مانند میکروسکوپهای قطبنده (پلاریزان) را از ورقه نازک پولاروید (ورقه شفاف و نازک نیترات سلولز) میپوشانند.


    خواص ساختاری
    بعضی از ویژگیهای بلورها به نوع و موقعیت پیوند بین مولکولهای آنها بستگی دارد. مثلا" هر چه پیوند اجزای یک بلور قویتر باشد نقطه ذوب آن بالاتر و سختی و مقاومت آن بیشتر است، مانند بلورهای الماس و گرافیت که از نظر ترکیب شیمیایی یکسان هستند و هر دو از کربن تشکیل شدهاند، اما به دلیل تفاوت در پیوند شیمیایی میان اتمهای آنها سختی و مقاومت گرافیت کم ، اما سختی و مقاومت الماس بسیار زیاد است. بعضی از بلورها به سبب شکل پیوندهای داخلی ٬ در امتدادهای معینی به آسانی میشکنند، مانند بلور نمک طعام و بعضی به آسانی ورقه ورقه میشوند، مانندبلورهای میکا. از خاصیت سختی و مقاومت بلورها در ساختن انواع کاغذها و تیغههای سمباده و همچنین در ساعت سازی استفاده میکنند.
    بلور شناسی


    نگاه اجمالی
    بلور شناسی ، علم مطالعه بلورهاست. با ارائه روشی برای توضی چگونگی تعیین خواص فیزیکی ماده از روی سط آن ، یعنی اصل تقارن بلور شناسی بصورت علمی مستقل در آمد. در دهه 1880 ، فیزیکدانان شواهد کافی گرد آورده بودند که پدیدههای مختلفی از قبیل در شکستگی ، انبساط گرمایی ، وقف الکتریسیته و پیزو الکتریسیته را باید با استفاده از شکل بلور توضی داد. برای مطالعه بلورها روشهای مختلفی وجود دارد که از مهمترین آنها بلور شناسی توسط اشعه ایکس و روشهای پراش الکترون.


    سیر تولی و رشد
    مطالعه بلورها به دوران یونانیها و رومیها و مطالعات کوارتزهای گوناگون ، توسط ننوفراستو و پلینیو ، باز میگردد. در سده هفدهم نخستین تلاشها برای توصیف نظم ساختاری بلورها به عمل آمد. رابرت هوک اظهار داشت که مشکل کوارتز را با فرض این که کوارتز از آرایش تناوبی کرههایی تشکیل شده باشد، میتوان توضی داد. کریستیان هویگنس به منظور توصیف پدیده دو شکستی نور ، فرض کرد که کلسیت از آرایش تناوبی بیضیهای دوار تشکیل شده است. در سال 1784 ، ژنه ژوست هادی این فرض را مط کرد که در بلورها مولکولها در گروههایی به شکل متوازی السطو قرار گرفتهاند. در آرایش فضایی این گروهها میتواند شکل بلوری ماکروسکوپیکی مشاهده شده را توضی دهد.

    در سال 1827 اوگوست کوشی معادله مربوط به کشسانی را بدست آورد و با این مطالعات و با استفاده از بیست و یک پارامتر توانست شر دهد، چگونه جسم جامد تت اثر کنش خارجی معلوم کرنش میکند. او به مطالعات خود ادامه داد و دریافت که برای توصیف بلورها با توجه به طبیعت شبکهای آنها به پارامترهای کمتری نیاز است. پنج سال بعد توانست ارنست نویمن این نتیجهها را برابر مطالعه برهمکنش میان نورد ماده بر اساس مکانیک بکار برد. او فرض کرد که نور از ذرات خردی درست شده است. دانشجوی وی والدر سار فوگست که بعدها استاد دانشگاه کوتینگتون شد، نخستین کسی بود که تمام اطلاعات و دستاوردهای مربوط به ارتباط میان خواص فیزیکی و ساختار بلورها را در تناوبی گرد آورد.
    بلورشناسی نوین
    در سال 1912 ، بلورشناسی نوین متولد یافت. در آن سال ماکس و گروهش تصویری از پراش پرتوهای ایکس توسط بلور 3ns بدست آوردند. این آزمایشها سرشت موجی پرتوهای ایکس را ، که ویلهم کنراد رونتگن در اواخر سده نوزدهم کشف کرده بود و همچنین آرایش تناوبی خوشههای اتمها را در دوران بلور به اثبات رساند. ویلیام لارش براک و پدرش ، ویلیام هنری براگ در همین زمینه به پژوهش پرداختند و معادله مشهور زیر را بدست آوردند:


    2sinӨ = nλ

    که در آن d فاضله میان صفهای خانواده معینی از صفههای بلوری ، n که مرتبه بازتاب نامیده می شود، عدد طبیعی λ طول موج ایکس مورد استفاده و Ө زاویه فرود و زاویه بازتاب باریکه است. این معادله میگوید که کدام زاویه برای بازتاب با طول موج و خانواده صفههای خاص مناسب است، بازتابهایی که از لاظ هندسی مجازند در طبیعت یافت میشوند.


    بلور شناسی با پرتو ایکس
    اگر نمونهای از تک بلور را با استفاده از پرتوهای سفید ایکس ، پرتوهایی که نه یک طول موج ، بلکه گسترهای از طول موجها را در بردارد مورد مطالعه قرار دهیم. نقش خون لاوه بدست میآید تت این شرایط در معادله 2dsinӨ = nλ میتواند مقادیری زیاد داشته باشد. اما Ө زاویهای میان پرتو فرودی و صفه ، برای یک خانواده صفات خاص مقداری ثابت است. معمولا طول موجی مانند λ وجود دارد که در معادله براگ صدق میکنند و بازتاب رخ میدهد.

    اگر نمونهای را با فیلم عکاسی یا آشکارسازی جدید دیگری ااطه کنیم. در نقاط مختلف روی فیلم لکههایی بدست می آوردیم که به پرتوهای بازتابیده از خانوادههای مختلف صفات بلور مربوط میشوند. با پردازش این دادهها به طریق ریاضی به آنچه نقش پراشی را بوجود میآورد میتوان پی برد. در نتیجه ، ساختار میکروسکوپی بلور را معین میکند، یعنی میتوان فهمید شبکه بلوری این ساختار چگونه است و چه اتمهایی در تلاقی شبکهای قرار دارند.


    روش پودری
    برای مطالعه بلور شناسی توسط اشعه ایکس روشهای استاندارد دیگری هم وجود دارند که در این میان روش پودر از همه رایجتر است. در روش پودر بجای تک بعدی از نمونهای استفاده میشود که بصورت بلورهای کوچکی به ابعاد 1µm یا کمتر خرده شده است. در این روش باریکه تک فام از پرتوهای ایکس به نمونه تابیده میشود. و در این ال برای هر خانواده خاصی از صفات تعداد زیادی بلورک با سمتگیری مناسب پیدا میشوند که بازتاب براگ فرودی است. اما تند چتری که هر تکه از پارچه آن با دسته چتر زاویهای یکسان میسازند. باریکههای بازتابیده روی مخروطی قرار میگیرند که گشودگی آن دو برابر گشودگی مخروط قبلی است. زیرا باریکه بازتابیده نسبت به باریکه اولیه زاویه 2Ө میسازد و این در الی است که زاویه بین صفه و باریکی اولیه برابر Ө است.

    اگر فیلم عکاسی را در راه باریکه خروجی قرار دهیم، از تلاقی مخروط اخیر با صفه عکاسی یک دایره بدست میآید: فیلم عکاسی را معمولا به شکل نوار باریک دایرهای در میآوردند و آنرا روی صفهای که شامل باریکه خروجی است قرار میدهیم. فیلم را سوراخ میکنند تا باریکه بتواند به نمونه برسد. از تلاقی مخروطهای بازتابشی مربوط به صفههای مختلف بلور فیلم نقش پراشی خطی بدست میآید.


    بلور شناسی به روش پراش الکترون
    در آغاز دهه 1990 روشهای جدیدی پیدا شدند که مشاهده مستقیم سطهای بلورین را امکان میسازند. درک تغییرات ریخت شناسی که هنگام رویاندن بلور برای کاربردهای الکترونیک روی میدهند. با استفاده از پراش الکترون بجای پرتو ایکس و تت زاویهای کم از سط بلورها اصل شده است. با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی برای نخستین بار ، امکان مشاهده مستقیم ساختار شبکهای بلورها از طریق مشاهده اتم منفرد فراهم شد.
    رشد بلور


    دیدکلی
    پیشرفت تکنولوژی قطعات الت جامد نه تنها به توسعه مفاهیم قطعات الکترونیکی بلکه به بهبود مواد نیز وابسته بوده است. شرایط رشد بلورهای نیم رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیک استفاده میشود، بسیار دقیقتر و مشکلتر از سایر مواد است. علاوه بر این که نیم رساناها باید به صورت تک بلورهای بزرگ در دسترس باشند، باید خلوص آنها نیز در مدوده بسیار ظریفی کنترل شود. مثلا تراکم بیشتر ناخالصیهای مورد استفاده در بلورهای سیلیسیوم فعلی از یک قسمت در ده میلیارد کمتر است. چنین درجاتی از خلوص ، مستلزم دقت بسیار در استفاده و بکارگیری مواد در هر مرله از فرآیند ساخت است.



    تاریخچه
    رشد سیلیسیوم تک بلور اولین بار در آغاز و میانه دهه 1950 انجام گرفت که هم اکنون نیز در ساخت مدارهای مجتمع از آن استفاده میشود.


    روشهای رشد بلور



    رشد از مذاب
    یک روش متداول برای رشد تک بلورها ، سرد کردن انتخابی ماده مذاب است به گونهای که انجماد در راستای یک جهت بلوری خاص انجام میپذیرد.
    یک مثال
    ظرفی از جنس سیلیکا (کوارتز شیشهای) در نظر بگیرید که دارای ژرمانیوم (Ge) مذاب است و میتوان آن را طوری از کوره بیرون آورد که انجماد از یک انتها شروع شده به تدریج تا انتهای دیگر پیش رود. با قرار دادن یک دانه بلوری کوچک در نقطه شروع انجماد میتوان کیفیت رشد بلور را بالا برد. شکل بلور بدست آمده توسط ظرف ذوب تعیین میشود. ژرمانیوم ، گالیم آرسنیک (GaAs) و دیگر بلورهای نیم رسانا اغلب با این روش که معمولا روش بریجمن (Bridgman) افقی نامیده میشود، رشد داده میشوند.


    معایب رشد بلور در ظرف ذوب
    در این روش ماده مذاب با دیوارهای ظرف تماس پیدا میکند و در نتیجه در هنگام انجماد تنشهایی ایجاد میشود که بلور را از الت ساختار شبکهای کامل خارج میسازد. این نکته بویژه در مورد Si که دارای نقطه ذوب بالایی بوده و تمایل به چسبیدن به مواد مذاب را دارد، مشکل جدی است.


    روش جایگزین
    یک روش جایگزین ، کشیدن بلور از مذاب در هنگام رشد آن است. در این روش یک دانه بلوری در داخل ماده مذاب قرار داده شده و به آهستگی بالا کشیده میشود و به بلور امکان رشد بر روی دانه را میدهد. معمولا در هنگام رشد ، بلور به آهستگی چرخانده میشود تا علاوه بر هم زدن ملایم مذاب از هر گونه تغییرات دما که منجر به انجماد غیر همگن میشود، متوسط گیری کند. این روش ، روش چوکرالسکی (Czochoralski) نامیده میشود.


    پالایش نایهای و رشد نایه شناور
    استفاده از نایه مذاب مترک به خصوص وقتی که رفت و برگشتهای متعددی در راستای شمش انجام میپذیرد، موجب خلوص قابل توجهی در ماده اولیه میشود. این فرایند پالایش نایهای نامیده میشود. تکنیکهای متداول برای ذوب شمش عبارتند از : تابش گرما از یک گرماده مقاومتی ، گرمایش القایی و گرمایش بوسیله بمباران الکترونی در فصل مشترک مایع و جامد که در ال انجماد است. توزیع خاصی از ناخالصیها بین دو فاز وجود خواهد داشت، کمیت مهمی که این ویژگی را مشخص میکند، ضریب توزیع Distribution Coefficient است که به صورت نسبت تراکم ناخالصی در جامد به تراکم آن در مایع در الت تعادل تعریف میشود.

    ضریب توزیع تابعی از ماده ، ناخالصی دمای مرز مشترک بین جامد و مایع و سرعت رشد است. اگر مرورهای متعددی صورت گیرد، طول بیشتری از شمش خالص شده و پس از مرورهای متعدد اکثر ناخالصیها به انتهای شمش کشیده میشود که میتوان آن را برید و جدا کرد و در نتیجه یک بلور با خلوص خیلی زیاد باقی میماند. ضریب توزیع که روند بالایش نایهای را کنترل میکند، در هر گونه رشد از مذاب نیز اهمیت دارد

    منبع:انجمن علمی و آموزشی پارسی لند
    همه برايم دست تكان دادند
    اما كم بودند دستاني كه تكانم دادند
    دوست و دست بسيار است
    ولي دست دوست اندك

  6. The Following 6 Users Say Thank You to Sajad_Nanbede_892 For This Useful Post:

    Ali_Moradi_892 (04-23-2011),Hamid_Maleki_884 (04-24-2011),Hosein_Akbari_882 (05-03-2011),Masoud_Abbasi_883 (04-24-2011),Masoud_Rahimi_881 (04-24-2011),Nastaran_Zandy_892 (04-23-2011)

  7. #4
    کاربر ویژه
    Join Date
    Sep 2010
    Location
    اراك
    Posts
    974
    Thanks
    6,247
    Thanked 7,150 Times in 1,437 Posts
    Groans
    0
    Groaned 0 Times in 0 Posts

    Default انواع روشهاي بلورشناسي نوين

    بلور شناسي ، علم مطالعه بلورهاست. با ارائه روشي براي توضي چگونگي تعيين خواص فيزيکي ماده از روي سط آن ، يعني اصل تقارن بلور شناسي بصورت علمي مستقل در آمد. در دهه 1880 ، فيزيکدانان شواهد کافي گرد آورده بودند که پديدههاي مختلفي از قبيل در شکستگي ، انبساط گرمايي ، وقف الکتريسيته و پيزو الکتريسيته را بايد با استفاده از شکل بلور توضي داد. براي مطالعه بلورها روشهاي مختلفي وجود دارد که از مهمترين آنها بلور شناسي توسط اشعه ايکس و روشهاي پراش الکترون.
    مطالعه بلورها به دوران يونانيها و روميها و مطالعات کوارتزهاي گوناگون ، توسط ننوفراستو و پلينيو ، باز میگردد. در سده هفدهم نخستين تلاشها براي توصيف نظم ساختاري بلورها به عمل آمد. رابرت هوک اظهار داشت که مشکل کوارتز را با فرض اين که کوارتز از آرايش تناوبي کرههايي تشکيل شده باشد، میتوان توضي داد. کريستيان هويگنس به منظور توصيف پديده دو شکستي نور ، فرض کرد که کلسيت از آرايش تناوبي بيضیهاي دوار تشکيل شده است. در سال 1784 ، ژنه ژوست هادي اين فرض را مطر کرد که در بلورها مولکولها در گروههايي به شکل متوازي السطو قرار گرفتهاند. در آرايش فضايي اين گروهها میتواند شکل بلوري ماکروسکوپيکي مشاهده شده را توضي دهد.




    در سال 1827 اوگوست کوشي معادله مربوط به کشساني را بدست آورد و با اين مطالعات و با استفاده از بيست و يک پارامتر توانست شر دهد، چگونه جسم جامد تت اثر کنش خارجي معلوم کرنش میکند. او به مطالعات خود ادامه داد و دريافت که براي توصيف بلورها با توجه به طبيعت شبکهای آنها به پارامترهاي کمتري نياز است. پنج سال بعد توانست ارنست نويمن اين نتيجهها را برابر مطالعه برهمکنش ميان نورد ماده بر اساس مکانيک بکار برد. او فرض کرد که نور از ذرات خردي درست شده است. دانشجوي وي والدر سار فوگست که بعدها استاددانشگاه کوتينگتون شد، نخستين کسي بود که تمام اطلاعات و دستاوردهاي مربوط به ارتباط ميان خواص فيزيکي و ساختار بلورها را در تناوبي گرد آورد.

    بلورشناسي نوين:
    در سال 1912 ، بلورشناسي نوين متولد يافت. در آن سال ماکس و گروهش تصويري از پراش پرتوهاي ايکس توسط بلور 3ns بدست آوردند. اين آزمايشها سرشت موجي پرتوهاي ايکس را ، که ويلهم کنراد رونتگن در اواخر سده نوزدهم کشف کرده بود و همچنين آرايش تناوبي خوشههاي اتمها را در دوران بلور به اثبات رساند. ويليام لارش براک و پدرش ، ويليام هنري براگ در همين زمينه به پژوهش پرداختند و معادله مشهور زير را بدست آوردند:


    2sinӨ = nλ

    که در آن d فاضله ميان صفهاي خانواده معيني از صفههاي بلوري ، n که مرتبه بازتاب ناميده مي شود، عدد طبيعي λ طول موج ايکس مورد استفاده و Ө زاويه فرود و زاويه بازتاب باريکه است. اين معادله میگويد که کدام زاويه براي بازتاب با طول موج و خانواده صفههاي خاص مناسب است، بازتابهايي که از لاظ هندسي مجازند در طبيعت يافت میشوند.

    بلور شناسي با پرتو ايکس:
    اگر نمونهاي از تک بلور را با استفاده از پرتوهاي سفيد ايکس ، پرتوهايي که نه يک طول موج ، بلکه گسترهاي از طول موجها را در بردارد مورد مطالعه قرار دهيم. نقش خون لاوه بدست میايد تت اين شرايط در معادله 2dsinӨ = nλ میتواند مقاديري زياد داشته باشد. اما Ө زاويهاي ميان پرتو فرودي و صفه ، براي يک خانواده صفات خاص مقداري ثابت است. معمولا طول موجي مانند λ وجود دارد که در معادله براگ صدق میکنند و بازتاب رخ میدهد.



    اگر نمونهاي را با فيلم عکاسي يا آشکارسازي جديد ديگري ااطه کنيم. در نقاط مختلف روي فيلم لکههايي بدست مي آورديم که به پرتوهاي بازتابيده از خانوادههاي مختلف صفات بلور مربوط میشوند. با پردازش اين دادهها به طريق رياضي به آنچه نقش پراشي را بوجود میآورد میتوان پي برد. در نتيجه ، ساختار ميکروسکوپي بلور را معين میکند، يعني میتوان فهميد شبکه بلوري اين ساختار چگونه است و چه اتمهايي در تلاقي شبکهاي قرار دارند.

    بلور شناسي با روش پودري:
    براي مطالعه بلور شناسي توسط اشعه ايکس روشهاي استاندارد ديگري هم وجود دارند که در اين ميان روش پودر از همه رايجتر است. در روش پودر بجاي تکبعدي از نمونهاي استفاده میشود که بصورت بلورهاي کوچکي به ابعاد 1µm يا کمتر خرده شده است. در اين روش باريکه تک فام از پرتوهاي ايکس به نمونه تابيده میشود. و در اين ال براي هر خانواده خاصي از صفات تعداد زيادي بلورک با سمتگيري مناسب پيدا میشوند که بازتاب براگ فرودي است. اما تند چتري که هر تکه از پارچه آن با دسته چتر زاويهاي يکسان میسازند. باريکههاي بازتابيده روي مخروطي قرار میگيرند که گشودگي آن دو برابر گشودگي مخروط قبلي است. زيرا باريکه بازتابيده نسبت به باريکه اوليه زاويه 2Ө میسازد و اين در الي است که زاويه بين صفه و باريکي اوليه برابر Ө است.



    اگر فيلم عکاسي را در راه باريکه خروجي قرار دهيم، از تلاقي مخروط اخير با صفه عکاسي يک دايره بدست میايد: فيلم عکاسي را معمولا به شکل نوار باريک دايرهاي در میآوردند و آنرا روي صفهاي که شامل باريکه خروجي است قرار میدهيم. فيلم را سوراخ میکنند تا باريکه بتواند به نمونه برسد. از تلاقي مخروطهاي بازتابشي مربوط به صفههاي مختلف بلور فيلم نقش پراشي خطي بدست میايد.

    بلور شناسي به روش پراش الکترون:
    در آغاز دهه 1990 روشهاي جديدي پيدا شدند که مشاهده مستقيم سطهاي بلورين را امکان میسازند. درک تغييرات ريخت شناسي که هنگام روياندن بلور براي کاربردهاي الکترونيک روي میدهند. با استفاده از پراش الکترون بجاي پرتو ايکس و تت زاويهاي کم از سط بلورها اصل شده است. با استفاده از ميکروسکوپ تونلي روبشي براي نخستين بار ، امکان مشاهده مستقيم ساختار شبکهاي بلورها از طريق مشاهده اتم منفرد فراهم شدکه نمودار آن در زير نمايش داده شده است.



    I CAN AND I WILL





  8. The Following 3 Users Say Thank You to Ali_Moradi_892 For This Useful Post:

    Hamid_Maleki_884 (07-30-2011),Mohamad_Qasemi_882 (07-30-2011),Sajad_Nanbede_892 (07-30-2011)

  9. #5
    کاربر ویژه
    Join Date
    Sep 2010
    Location
    اراك
    Posts
    974
    Thanks
    6,247
    Thanked 7,150 Times in 1,437 Posts
    Groans
    0
    Groaned 0 Times in 0 Posts

    Default دستگاههاي بلورشاختي

    بلور شکلي از ماده جامد است که در آن مولکولها ٬ اتمها و يونها با آرايشي منظم در کنار يکديگر قرار دارد. تکرار اين آرايش منظم در سه جهت فضايي سبب بزرگتر شدن بلور مي شود. نظم بيروني بلورها ٬ بر اثر نظم دروني آنهاست. بدليل همين نظم ٬ سطهاي خارجي بلورها صاف و هموار هستند. اين سطهاي صاف با يکديگر زاويه هايي مي سازند که اندازه هاي آنها در بلورهاي يک ماده همواره ثابت است. يکي از راههاي تشخيص بلورها ٬ از يکديگر اندازه گيري زاويه بين سطهاي آنهاست. بلورها به شکلهاي مکعب ٬ منشور ٬ هرم و چند وجهيهاي مختلف هستند و معمولا" سطها و زاويه هاي هر شکلي از آنها مشابه و قرينه يکديگرند.



    تبلور:
    بلورها بر اثر تغيير فشار و دما در ملولها ٬ مواد مذاب ٬ مواد جامدو بخار بوجود مي ايد. مثلا" بر اثر کاهش دما بلورهاي برف ٬ از ابر و بلورهاي نمک طعام از آب شور درياچه هاي نمکي جدا مي شوند. غلظت آب اين درياچه هاي شور ٬ بر اثر تبخير يا کاهش دما ٬ به الت اشباع و فوق اشباع در مي ايد و بلورهاي نمک از آن جدا مي شود. بلورهاي تشکيل دهنده سنگهاي آذرين از سرد شدن ماگما ( سنگهاي ذوب شده درون زمين ) به وجود مي ايند. بلورهاي سنگهاي دگرگون مانند سنگ مرمر از تاثير دما و فشار زياد بر سنگهاي ديگر شکل مي گيرند. به فرايند تشکيل بلورها تبلور گفته مي شود.
    هنگامي که دما يافشار تغيير مي کند و يا تبخير روي مي دهد و شرايط مناسب تبلور ايجاد مي شود ٬ اتمهاي مواد به يکديگر مي پيوندند. اين اتمها معمولا" در اطراف ذرات موجود در ميط جمع مي شوند. اين ذرات هسته تبلور ناميده مي شوند. هسته تبلور از ذرات ناخالص يا بلورهاي خرد شده يک ماده تشکيل مي شود. گاهي نيز شماري از اتمهاي ماده اصلي کنار هم قرار مي گيرند و هسته تبلور را مي سازند. اتمهاي ديگر نيز به تدريج در اطراف اين هسته جمع مي شوند و با آرايشي منظم در کنار يکديگر قرار مي گيرند. کوچکترين واد ساختاري منظم هر بلور را سلول اوليه آن بلور مي نامند.

    دستگاههاي بلورشاختي:
    در طبيعت شکل سلول اوليه در بلور کانيهاي مختلف تفاوت دارد. به طور کلي شش نوع سلول اوليه در نتيجه شش نوع بلور کاني وجود دارد. هر يک از اين شش نوع بلور متعلق به يک دستگاه بلور شناختي است. دستگاههاي بلور شناختي عبارتند از مکعبي ٬مربعي ٬راست لوزي ٬تک شيب ٬سه شيب ٬. شش وجهي. در دستگاه مکعبي هر سه مور ( سه جهت فضايي ) يا هم مساوي و بر هم عمود هستند مانند بلورهاي نمک طعام و سولفيد آهن.



    دستگاه مربعي:
    :فقط دو مور با هم مساوي هستند اما اندازه مور سوم با آنها يکي نيست. اين سه مور نيز بر هم عمود هستند. در اين دستگاه ساده ترين بلور به شکل منشور است که سط قاعده آن مربع است مانند بلورهاي اکسيد قلع و اکسيد تيتان.


    دستگاه راست لوزي:
    :مورها نا مساوي اما بر يکديگر عمود هستند.ساده ترين بلور در اين دستگاه منشوري است که قاعده آن به شکل لوزي يا مستطيل است.مانند بلورهاي گوگرد و کربنات کلسيم.



    دستگاه تک شيب:
    سه مور نابرابرند و دو تا از آنهابر هم عمودند مانند بلورهاي ميکا٬ تالک و گچ آبدار.



    دستگاه سه شيب:
    :سه مور نابرابرند و هيچيک بر هم عمود نيستند. در بلور ساده سه شيب همه وجه ها متوازي الاضلاع هستند. مانند بلورهاي گروهي از فلدسپاتها.



    دستگاه شش وجهي:
    :چهار مور وجود دارد که طول سه مور آن برابر است. اين سه مور در يک صفه قرار دارندو با هم زاويه ١٢ درجه مي سازند. مورچهارم عمود بر آنهاست مانند بلورهاي کوارتز.



    در هر يک از دستگاهها ٬ بلورها را بر اساس تقارن موجود در آنها به رده هايي تقسيم مي کنند. در شش دستگاه بلور شناختي ٣٢ رده بلوري تشخيص داده شده است.
    هنگام تشکيل بلورها ٬ اگر فضا و زمان و شرايط مناسب وجود داشته باشد بلورهاي درشتي بوجود مي ايند. اين بلورها را بصورت تک بلور مي توان مشاهده و بررسي کرد و رده و دستگاه بلور شناختي آنها را مشخص کرد. اگر شرايط مناسب نباشد ٬ بلورها به اندازه هاي کوچکتر و بصورت مجموعه ها و توده هاي ريز تشکيل مي شوند. گاهي بلورها به قدري ريزهستند که نمي توان آنها را با چشم ديد و براي مطالعه آنهاازذره بين٬ميکروسکوپهاي نوري و الکتروني و اشعه ايکس استفاده مي شود.


    I CAN AND I WILL





  10. The Following 2 Users Say Thank You to Ali_Moradi_892 For This Useful Post:

    Hamid_Maleki_884 (08-01-2011),Masoud_Rahimi_881 (08-02-2011)

 

 

Posting Permissions

  • You may not post new threads
  • You may not post replies
  • You may not post attachments
  • You may not edit your posts
  •  
Live threads provided by AJAX Threads v1.1.1 (Pro) - vBulletin Mods & Addons Copyright © 2014 DragonByte Technologies Ltd.
تمام مطالب ذکر شده در این انجمن مخصوص و به صورت خصوصی می باشد و هر گونه کپی برداری بدون ذکر نوشته " انجمن مجازی دانشگاه صنعتی اراک " غیر مجاز می باشد ©
All times are GMT +4.5. The time now is 11:18 PM.
skins designed by AliReza Zaheri