Präsentationen		Inhalt und Anmerkungen
Strahlungsarten.ppt		Quellen elektromagnetischer Strahlung:
		Elektrische Schwingkreise, beschleunigte Ladungen
		Technischer Wechselstrom bis Mikrowelle
		Molekülschwingungen, Schwingungen von Atomen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern
		Infrarotstrahlung
		Gemeinsame Grundlage: Maxwellsche Gleichungen (Induktion, Ausbreitung der Feldstärken)
		Elektromagnetische Strahlung bei elektronischen Übergängen
		Äußere Schalen: IR-, sichtbares Licht, UV-Strahlung
		Innere Schalen: Röntgenstrahlung
		Elektromagnetische Strahlung bei Kernreaktionen
		Gamma Strahlung
Roentgenstrahlung_Erzeugung.ppt		Aufbau einer Röntgenröhre: Zwischen einer Glühkathode und der Anode liegt Hochspannung (40-100 kV)
		Es gibt zwei Quellen für Röntgenstrahlung:
		Beim Abbremsen der auf der Anode auftreffenden Anoden wird die Bremsstrahlung emittiert
		Bei Beschleunigung mit Spannung U folgt die Frequenz aus E=U·e=h·
		Die angeregten Atome der Anode emittieren charakteristische StrahlungBerechnung der Energie bzw. der Wellenlängen nach Bohrs Modell:
		Beim Übergang von Schale m zu n gilt: =R·Z2·(1/n2-1/m2)
Synchrotron_Strahlung.ppt		Sehr hohe Intensität (3-4 Größenordnungen über Drehanoden-Generatoren) ermöglicht
		Messung an Mikrometer großen Kristallen
		Kurze Belichtungszeiten: Reaktions-Kinetik
		Praktisch weißes Licht: Freie Wahl der Wellenlänge!
		Ideal für Nutzung anomaler Dispersion (Resonanz bei elektronischen Übergängen an Absorptionskanten)
		Gepulstes Licht aus Elektronen Bunches
		Stroboskop Effekt (140 ps) nutzbar
		Polarisiert in der Ebene des Elektronenstrahls:
		Drehung der Polarisationsebene messbar, damit können magnetische Momente entdeckt werden
		Aber: Die Beugungsebene wird vertikal gestellt, Instrumente zur Beugung drehen nach oben
Ww_Strahl_Mat_inkohaerent.ppt		Wechselwirkung von Röntgenstrahlung mit Materie:
		Anregung kohärenter Streuung:
		Die Röntgenstrahlung regt benachbarte Oszillatoren zu gleichphasigen erzwungenen Schwingungen an
		proportional zu Z2,5/E2
		Anregung inkohärenter Streuung
		Photoeffekt
		Compton-Effekt
		Paarbildung
Ww_Strahl_ Mat_kohaerent.ppt		Anregung eines Atoms durch Absorption und anschließende Emission: Inkohärente Streuung
		Wegen der unbestimmten Zeit zwischen Anregung und Emission (ca. 10-8 s) fehlt die feste Phasenbeziehung zwischen einfallender und ausfallender Welle, deshalb ist diese Strahlung für Beugung und Abbildung ungeeignet
		Erzwungene Schwingung der Valenz-Elektronen: Kohärente Streuung
		Feste Phasenbeziehung zwischen einfallender und ausfallender Welle, Grundlage für Beugung und Abbildung
Ww_Strahl_Mat_Absorption_v_Roentgenstrahlen.ppt		Absorptionsgesetz bei Material der Dicke d mit Absorptionskoeffizient [1/cm]: I=I0·exp(-d)
		µ=·n,  Streuquerschnitt pro Teilchen [barn/Teilchen], 1barn=10-24cm2, n Anzahldichte der Teilchen [1/10-24 cm^3]
		Absorption durch kohärente Streuung:
		Die Röntgenstrahlung regt benachbarte Oszillatoren zu gleichphasigen, erzwungenen Schwingungen an
		Absorption durch inkohärente Streuung
		Photoeffekt
		Compton-Effekt
		Paarbildung
		Aluminium ist für Strahlung über 50 keV praktisch transparent, auch bei 10 mm Stärke
		Für Abschirmungen daher ungeeignet
		Fenster der Röntgenröhren zur
		Medizinischen Anwendung: Ein 2,5 mm starkes Al Fenster absorbiert die weiche Strahlung unter 20keV
http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/Text/XCOM.html		Quelle für Energie-abhängige Streuquerschnitte:
http://www.physics.nist.gov/PhysRefData/Elements/index.html
Uebung_1_SoSe07.doc		Übung zur Absorption von Röntgenstrahlung
Neutronen_Erzeugung.ppt		Im Reaktor wird 235U mit langsamen Neutronen beschossen,
		der Kern spaltet
		schnelle Neutronen werden frei
		Ein Moderator erzeugt thermische Neutronen
		Kontinuierliche Quelle,
		Hohe Reaktor Sicherheit erforderlich
		In Spallationsquellen werden bei Beschuss von schweren Kernen Neutronen frei
		Betrieb in Pulsen
		Wenig radioaktive Belastung nach dem Abschalten
		Bewegte Materie hat Welleneigenschaft: Materie Wellen
		Zusammenhang zwischen Impuls und Wellenlänge: De Broglie Relation: p=h/ [mkg/s]
Neutronen_inkohaerent.ppt		Bei Streuung von Neutronen am Kern addiert sich der Spin des Neutrons (±1/2) zu dem des Kerns (J)
		Je nach Vorzeichen des Neutronenspins ergeben sich für jeden Kern zwei unterschiedliche Streulängen: b+ und b-
		Kerne unterschiedlicher Streulängen sind statistisch verteilt, das führt zu
		Inkohärenter Streuung
		Folge: Untergrund im Beugungsbild
		Aber: Der Mittelwert der Streulängen über alle Atome liefert scharfe Braggrefelexe
Uebung_2_SoSe07.doc		Übung zur Absorption von Neutronenstrahlung
Fourier_Trafo_u_komplexe_Zahl.ppt		Die komplexe Exponentialschreibweise ist zur Mitteilung von Betrag |F| und Winkel geeignet
		F = |F|·EXP(i·)
		Die Eulersche Beziehung verknüpft cos und sin  Funktionen mit EXP(i·)
		cos() = ½ (EXP(i·) + EXP(-i·))
		i·sin()  = ½ (EXP(i·) - EXP(-i·))
		Die Fourier-Transformation zerlegt eine beliebige Funktion  f(x) in harmonische Anteile:
		F(h) = f(x) EXP(2ihx) dx
		f(x) = F(h) EXP(-2ihx) dh
		Grenzen der Integration jeweils von - bis +
Fourier-Transformationen von Gausskurven.ppt		Gauß-Kurven werden bei Fourier-Transformation zu Gauß-Kurven mit invertierter Halbwertsbreite
		Schmal wird breit und umgekehrt
Fourier_Verschiebungsop_u_Delta_Fkt.ppt		Verschiebung einer Funktion im Ortsraum führt zu einer Phasenverschiebung der Fourier-Transformierten
		Die Fourier Transformierte einer Funktion an der Stelle x0 ist eine harmonische Funktion mit Wellenlänge 1/x0
		Die Fourier Transformierte einer harmonischen Funktion mit Wellenlänge h0 ist eine Funktion am Ort 1/h0
		Die Fourier Transformierte einer Funktion bei 0 ist eine Konstante
		Die Fourier Transformierte einer Konstanten ist eine Funktion bei 0
Fourier-Faltungs Formalismus.ppt		Dichte einer periodischen Struktur ist die Faltung aus
		leerem Gitter mit der Dichte einer Elementarzelle
Fourier_Gitter_u_Strukturfakt.ppt		Die Dichte im Kristall ist die Faltung aus der Dichte des
		leeren Gitters mit der einer Elementarzelle
		Aus der Fourier-Transformation des leeren Gitters folgt:
		Ungeheure Verstärkung bei ganzzahligen h,k,l, sonst Intensität praktisch null
		Die Fourier-Transformation des Zellinhalts ergibt den Strukturfaktor
		Der Strukturfaktor enthält die Information über die Lage der Teilchen
		Der Atomformfaktor ist die Fourier-Transformierte der Dichteverteilung eines Atoms
Fourier_h_und_q.ppt		Der Strukturfaktor ist eine Funktion der Koordinaten, unabhängig von der Basis (!)
		Der Atomformfaktor ist eine Funktion des Betrages des reziproken Vektors
		deshalb eine Funktion der Koordinaten und der Basis
		Die Braggsche Gleichung verknüpft die Koordinaten des reziproken Vektors mit dem Streuvektor im Experiment: h = k1-k0 ,  2/h·sin =
Strukturfaktor_Brechnung.ppt		Zum Strukturfaktor trägt jedes Atom in der Elementarzelle mit zwei Summanden bei:
		Für den Realteil mit dem Produkt aus
		Atomformfaktor
		und dem Cosinus der Phase 2·(hx +ky +lz)
		Für den Imaginärteil mit dem Produkt aus
		Atomformfaktor
		und dem Sinus der Phase 2·(hx +ky +lz)
		Die Intensität ist das Betragsquadrat des Strukturfaktors
		Im Gitter ist der Strukturfaktor nur bei ganzzahligen (hkl) beobachtbar, weil nur an diesen Positionen die Intensität um die Anzahl der Elementarzellen verstärkt wird
Uebung_3_CaC2_F.doc		Berechnung des Strukturfaktors und der Intensität für Pulver-Daten
http://www.isis.rl.ac.uk/ISISPublic/reference/Xray_scatfac.htm		Quelle zur Berechnung der Atomformfaktoren, beachte, dass (1/2d)^2 in der Formel stehen muss, in der Anleitung wurde das Quadrat vergessen
Beugung am Kristall_070712.ppt		Beugung am Einkristall:
		Intensität nur in bevorzugte Richtungen unter dem Beugungswinkel 2
		Beugung an Pulverproben erscheint wie Beugung an einem Einkristall, der kontinuierlich um eine Achse in Richtung des Primärstrahls gedreht wird
		Auf diese Weise fällt die Intensität auf Kegelmäntel um den Primärstrahl
		Kristallite, die um eine andere Achse verkippt sind, erfüllen die Beugungsbedingung nicht
Fourier_u_Patterson_Analyse.ppt		Die Fourier-Synthese liefert die optimale Information, die Verteilung der Dichte
		Aber: Aus dem Beugungsbild ist nur der Betrag des Strukturfaktors messbar, nicht die Phase
		Die Pattersonfunktion folgt unmittelbar aus der Intensität
		Aber: Diese Autokorrelationsfunktion der Dichte liefert (nur) die nach Häufigkeit und Streukraft der Objekte gewichteten Abstände
Strukturloesung_Schweratom.ppt		1.Die Lagen einiger weniger Schweratome folgen aus der Patterson-Karte, also unmittelbar aus den Messwerten
		2.Mit diesem Strukturmodell werden für alle Reflexe die Phasen berechnet
		3.Kombination der errechneten Phasen mit gemessenen F ergeben neue Strukturfaktoren
		4.Ein verbessertes Modell liefert die Fourier-Synthese mit den neuen Strukturfaktoren
		5.Iteration: Sprung zu (2.), Berechnung der Phasen aus dem verbesserten Modell, solange der R-Wert konvergiert
Strukturloesung_anomale_Disp.ppt		Ein bekanntes, bei der verwendeten Wellenlänge anomal streuendes Atom wird in die Struktur eingebaut
		Vorteilhaft ist Synchrotronstrahlung, die Wellenlänge kann in die Nähe aller Absorptionskanten gelegt werden
		Zu jedem h,k,l Tripel werden die  Friedel-Paare gemessen
		Aus den unterschiedlichen Werten von F(h) und F(-h) folgen für jedes Paar zwei Vorschläge für die Phasen
Uebung_4_CaC2_F.doc		Eintrag von Strukturfaktoren in die komplexe Zahlenebene, Effekt eines Schweratoms (hier Ca)