Большая Советская Энциклопедия (КР) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (читать книги онлайн бесплатно полностью txt) 📗
Математической схемой К. р., в которой остаются лишь геометрические параметры переносов, но не указывается конкретное размещение атомов в данной структуре, является пространственная решётка. В ней система трансляций, присущих данной К. р., изображается в виде системы точек — узлов. Существует 14 различающихся по симметрии пространственных трансляционных решёток, называемых Браве решётками. К. р. может иметь и дополнительные элементы симметрии — оси, плоскости, центр симметрии. Всего существует 230 пространственных групп симметрии, причём подгруппой, определяющей К. р., обязательно является соответствующая группа переносов (см. Симметрия кристаллов).
Существованием К. р. объясняются анизотропия свойств кристаллов, плоская форма их граней, постоянство углов и др. законы геометрической кристаллографии. Геометрическое измерение кристалла даёт величины углов элементарной ячейки и на основании закона рациональности параметров отношение периодов идентичности. Определение размеров ячеек и размещения в них атомов или молекул, составляющих данную структуру, производится с помощью рентгенографии, нейтронографии пли электронографии.
В элементарной ячейке К. р. может размещаться от одного (для химических элементов) до десятков и сотен (для химических соединений) или тысяч и даже миллионов (белки, вирусы) атомов, в соответствии с чем периоды идентичности составляют от нескольких Ǻ до сотен и тысяч Ǻ. При этом любому атому в данной ячейке соответствует трансляционно равный ему атом в каждой др. ячейке кристалла.
Иногда, если количество атомов того или иного сорта в ячейке невелико и они различаются каким-либо дополнительным качеством, например определенной ориентацией магнитного момента, в физике твёрдого тела для их описания вводят понятие подрешёток данной К. р. (см. Магнетизм, Антиферромагнетизм).
Существование К. р. объясняется тем, что равновесие сил притяжения и отталкивания между атомами, дающее минимум потенциальной энергии всей системы, достигается именно при условии трёхмерной периодичности. В простейших случаях это можно интерпретировать геометрически как следствие укладки в кристалле атомов, молекул наиболее плотно друг к другу.
Представление об атомистичности, прерывности К. р. односторонне. В действительности электронные оболочки атомов, объединённых в К. р. химическими связями, перекрываются. Это позволяет рассматривать К. р. как непрерывное периодическое распределение отрицательного заряда, имеющее максимумы около дискретно расположенных ядер.
К. р. не является статическим образованием. Атомы или молекулы, образующие К. р., колеблются около положений равновесия, причём характер колебаний (динамика К. р.) зависит от симметрии, координации атомов, энергии связи. Известны случаи вращения молекул в К. р. С повышением температуры колебания частиц усиливаются, что приводит к разрушению К. р. и переходу вещества в жидкое состояние (см. Колебания кристаллической решётки).
Реальная структура кристалла всегда отличается от идеальной схемы, описываемой понятием К. р., поскольку, помимо всегда имеющих место тепловых колебаний атомов, трансляционно «равные» атомы могут в действительности отличаться по атомному номеру (изоморфизм), по массе ядра (изотонический изоморфизм). Кроме того, в реальном кристалле всегда имеются различного рода дефекты: примесные атомы, вакансии, дислокации и т. д. (см. Дефекты в кристаллах).
Лит.: Шубников А. В.. Флинт Е. Е., Бокий Г. Б., Основы кристаллографии, М.— Л., 1940; Делоне Б. Н., Александров А., Математические основы структурного анализа кристаллов..., Л.— М., 1934; Белов Н. В., Структура ионных кристаллов и металлических фаз, М., 1947.
Б. К. Вайнштейн, А. А. Гусев.
Кристаллическая решётка, у которой элементарная ячейка — параллелепипед с ребрами а, b, с и углами между ними a, b, g.
Кристаллические блоки
Кристалли'ческие бло'ки, области реального кристалла, в которых кристаллическая решётка имеет не строго одинаковую ориентацию. Размер блоков может колебаться от мкм до нескольких см. Блочный характер структуры многих реальных кристаллов обнаруживается, например, по расщеплению пятен лауэграмм (см. Кристаллы, Рентгеноструктурный анализ).
Кристаллический счётчик
Кристалли'ческий счётчик, прибор для регистрации ионизирующих излучений, основанный на появлении под их действием заметной электропроводности у диэлектриков. К. с. представляет собой монокристалл диэлектрика (обычно алмаз или сульфид кадмия CdS), на противоположные грани которого нанесены электроды (рисунок); к электродам приложена разность потенциалов. По принципу действия это — твердотельная ионизационная камера. Проходя через кристалл, заряженные частицы вызывают в нём ионизацию. Образующиеся в результате ионизации свободные носители заряда — электроны проводимости и дырки — движутся под влиянием электрического поля к соответствующим электродам. В результате в цепи К. с. течёт ток. Сила тока является мерой интенсивности потока ионизирующего излучения.
Отдельная ионизирующая частица вызывает в цепи К. с. кратковременный импульс тока, который после усиления можно зарегистрировать пересчётным прибором или амплитудным анализатором. При этом амплитуда импульса пропорциональна энергии частицы (если её пробег меньше размеров кристалла). Недостаток К. с. — поляризация диэлектрика. Часть носителей заряда при движении к электродам захватывается дефектами кристаллической решётки. Возникает внутреннее электрическое поле, возрастающее по мере облучения кристалла и ослабляющее действие приложенного внешнего поля. Это приводит к уменьшению амплитуды импульсов и к прекращению счёта. Для устранения поляризации применяют нагрев кристалла, его освещение, приложение переменного поля и т. п. Простота конструкции К. с., его малые размеры (несколько мм3) и способность некоторых кристаллов (например, алмаза) работать при высоких температурах делают К. с. удобным для отдельных применений, например в дозиметрических устройствах. Для отдельных измерений, требующих анализа энергий частиц, лучшими свойствами обладает другая разновидность твердотельной ионизационной камеры — полупроводниковый спектрометр.
Лит.: Головин Б. М., Осипенко Б. П., Сидоров А. И., Гомогенные кристаллические счетчики ядерных излучений, «Приборы и техника эксперимента», 1961, № 6, с. 5; Дирнли Дж. и Нортроп Д. К., Полупроводниковые счетчики ядерных излучений, пер. с англ., М., 1966.
С. Ф. Козлов.
Блок-схема кристаллического счётчика, работающего в импульсном режиме
Кристаллическое поле
Кристалли'ческое по'ле, внутрикристаллическое поле, электрическое поле, существующее внутри кристаллов. Реже К. п. называют также образующееся внутри некоторых кристаллов магнитное поле. На коротких (порядка межатомных) расстояниях положительные и отрицательные заряды внутри кристалла не компенсируют друг друга и создают электрические поля. Напряжённость электрического поля в кристаллах может достигать значений ~ 108 в/см и более.
Понятием К. п. пользуются при расчётах энергетического спектра парамагнитных ионов в ионных кристаллах и комплексных соединениях. В этом случае электрическое К. п. называют полем лигандов. К. п. называется слабым средним или сильным, если энергия взаимодействия электронов парамагнитного иона с К. п. меньше, сравнима или больше энергии спин-орбитального взаимодействия или электростатического взаимодействия электронов между собой. Для расчётов К. п. часто пользуются приближением точечных зарядов, когда реальные размеры ионов, атомов или их групп не учитываются и они рассматриваются как точечные заряды или электрические диполи, находящиеся в узлах кристаллической решётки. Потенциал К. п. обладает симметрией, определяющейся симметрией кристаллов. Величина и симметрия электрических К. п. в данной точке кристалла зависят от симметрии окружения этой точки и от деформаций в образце, возникающих, например, под влиянием внешних воздействий, от наличия примесей, дефектов и электрической поляризации кристалла. К. п. непрерывно колеблется в небольших пределах относительно своего среднего значения в соответствии с колебаниями кристаллической решётки.
