first research

xray/Analysis.md

@@ -0,0 +1,83 @@
+# Analysis with Detectors
+
+## Welche Effekte können in Detectoren verwendet werden um Stralung zu messsen.
+
+Die Detektion kann über verschiedene Möglichkeiten und Wechselwirkungsprozesse erfol-
+gen. **Röntgen entdeckte die Strahlung an der Schwärzung von fotografischen Filmen**.
+
+
+### Chemische Prozesse:
+In den Filmschichten ist Silberbromid, AgBr, als Ionenkristall eingelagert. Das Bromion
+wird bei Bestrahlung mit der Energie h · f in ein Atom gewandelt. Das dabei freiwer-
+dende Elektron rekombiniert mit dem Silberion und es entsteht atomares Silber, das als
+Störstelle im AgBr-Kristall eingebaut ist (latente Schwärzung). Der Prozess kann durch
+die folgende Reaktionsgleichungen 2.23 prinzipiell beschrieben werden.
+h · f + Br− → Br + e− und e− + Ag+ → A
+
+### Ionisation von Gasen:
+Je nach Gasart sind zur einfachen Ionisation von Gasen (Herausschlagen äußerer Hüllen-
+elektronen) 3 − 40 eV Energie nötig. Trifft energiereiche Strahlung mit einer Energie h · f
+auf ein Gas mit einer mittleren Ionisationsenergie Ei in einem definierten Gasvolumen,
+dann werden durch die Wechselwirkung zwischen Gasatomen und Photonen eine durch-
+schnittliche Anzahl n an Gasatomen mit vorgegebenen Wahrscheinlichkeiten ionisiert.
+Dies ist beschreibbar mit vershiedenen Gleichungen.
+
+
+### Phosphoreszenz
+Die Erzeugung von Lichtblitzen und Ausnutzung des nachfolgenden fotoelektrischen Ef-
+fekts wird im Szintillationszähler angewendet
+
+
+
+### Erzeugung von Ladungsträgern in Halbleitern
+
+Die Energie des Röntgenquants wird über Mehrfachumwandlungen in Ladungsträger-
+paare (Elektronen-Loch-Paare) kaskadenförmig abgebaut. Es erfolgt eine wesentlich hö-
+here Quanteneffizienz, da für übliche Röntgenquant-Energien diese fast vollständig im
+Halbleiter absorbiert werden. Der genauerer Aufbau und Arbeitsweise wird in Kapitel
+4.5 dargelegt
+
+
+![](../attachments/2023-01-14-16-45-00.png)
+## Detektoren Arten
+Werden beurteilt aufgrund von folgenden Metriken:
+
+- Quantenausbeute, d. h. welcher Anteil der Photonenenergie bzw. wie viele Photo-
+nen ergeben ein messbares Signal. Die Quantenausbeute ist plausibel betrachtet der
+Anteil der Strahlung der ohne Wechselwirkung durch den Detektorwechselwirkungs-
+raum geht und nicht im Detektor absorbiert wird. Die größten Unterschiede ergeben
+sich deshalb zwischen den gasgefüllten und den Festkörperdetektoren.
+
+- Linearität, d. h. wird beurteilt nach der Anzahl der im Detektor ausgelösten Span-
+nungsimpulse proportional zur Menge der auftreffenden Quanten. Zur Beschreibung
+der Linearität wird die so genannte Totzeit des Detektors eingeführt.
+- Proportionalität, ist bei Detektoren der gewünschte lineare Zusammenhang zwischen
+der Quantenenergie und der Höhe des im Detektor ausgelösten Spannungsimpulses
+
+**Unterteilung**
+Detektoren unterteilt man in ihrer "Bauart" und in ihrer Detektions Methode
+
+***KI Warnung**: Sehr spezielles Wissen könnte unterumständen falsch sein*
+
+Bauart:
+- Punktdetektoren
+- Lineardetektor: Linear detectors are detectors that are sensitive to X-rays along a single line. They are typically composed of a scintillation crystal or a solid-state detector and a photomultiplier tube (PMT) or a charge-coupled device (CCD). Linear detectors are used in both powder and single crystal diffraction. They are mainly used in high-resolution measurements and in applications where high angular resolution is required.
+- Flächendetektor: Area detectors, on the other hand, are detectors that are sensitive to X-rays over a two-dimensional area. They are typically composed of a scintillation crystal or a solid-state detector and a detector array. They can detect and record diffracted X-rays over a large angular range simultaneously. They are mainly used in powder diffraction, where the angular range of the diffracted X-rays is wide, and a large number of data points need to be collected quickly.
+
+Detektions Methode:
+
+    Scintillation detectors: These detectors convert X-ray energy into light, which is then detected by a photomultiplier tube (PMT).
+
+    Solid-state detectors: These detectors convert X-ray energy into an electrical signal that can be directly read by a computer. Examples include charge-coupled device (CCD) detectors, detector arrays, and hybrid pixel detector (HPD).
+
+    Gas detectors: These detectors use a gas as the detection medium and measure the ionization of the gas atoms caused by the X-rays.
+
+    Hybrid detectors: These detectors combine the features of different types of detectors.
+
+    Fluorescence detectors: This type of detector is used to detect the fluorescent X-ray emissions from the sample.
+
+
+### Punktdetektoren
+
+- [[xray/Filterung]] -> Filterung ist notwendig da wir nicht ganzes specktrum brauchen
+

xray/Filterung.md

@@ -0,0 +1,24 @@
+# Filterung
+
+Die Filterung von Röntgenstrahlung ist notwendig, um das Gesamtspektrum je nach
+Anwendungsfall entweder auf die charakteristische Strahlung oder das Bremsspektrum
+zu beschneiden. Es werden dazu Absorptionserscheinungen oder Beugungserscheinungen
+ausgenutzt. Die einfachste Art der Filterung ist, einen Absorber in den Strahlengang
+zu stellen. So reicht z. B. eine ca. 3 mm dicke Aluminiumplatte im Strahlengang, ent-
+sprechend dem Bild 2.10 aus, die langwelligen Bereiche besonders stark zu schwächen
+und nur die kurzwelligen Bremsstrahlanteile hindurch zu lassen. Man spricht bei dieser
+Methode von einer Aufhärtung der Strahlung und setzt diese Technik bei der Einkristall-
+beugung, der Röntgenfluoreszenzanalyse oder bei den Röntgengrobstrukturverfahren ein,
+Bild 2.12a.
+
+Zur Erzeugung von weitgehend monochromatischer Strahlung verwendet man Absorp-
+tionsfilter. A.W. Hull entwickelte um 1917 in den USA diese Methode. Man nutzt dabei
+aus, dass dünne Folien beim Strahldurchgang genau die Energieanteile besonders stark
+absorbieren, in deren Nähe sie selbst emittieren würden. Die absorbierte Energie der
+einfallenden Strahlung führt zum Herauslösen von Elektronen aus unteren Energienive-
+aus, genauso wie im Prozess in Bild 2.5, nur dass jetzt im Unterschied nicht Elektro-
+nen eingeschossen werden, sondern Röntgenstrahlung absorbiert wird. Es kommt dabei
+zur Aussendung von charakteristischer Röntgenstrahlung (Fluoreszenzstrahlung) entspre-
+chend der Wellenlängen des Filtermaterials. Kennzeichnend für diesen Vorgang ist die
+Ausbildung der Absorptionskante. Die ablaufenden Vorgänge sind ähnlich denen aus dem
+Franck-Hertz-Versuch für höhere Energieniveaus

xray/X-ray diffraction.md

@@ -0,0 +1,11 @@
+# X-ray diffraction
+
+X-ray diffraction (XRD) is a powerful analytical technique used to determine the crystal structure of a material. It is based on the principles of X-ray scattering and diffraction. When a beam of X-rays strikes a material, it interacts with the electrons in the atoms of the material. This interaction causes the X-rays to be scattered in all directions, a process known as X-ray scattering. However, a portion of the X-rays passing through a crystalline material will be diffracted, meaning they will be bent at specific angles. This is known as X-ray diffraction.
+
+The diffraction of X-rays occurs because the atoms in a crystal are arranged in a repeating pattern, called a crystal lattice. The spacing between the atoms in the lattice is known as the lattice constant. X-rays with a wavelength close to the lattice constant will be diffracted at specific angles, known as Bragg angles. The angles at which X-rays are diffracted depend on the crystal structure of the material and the spacing between the atoms in the crystal lattice.
+
+To perform XRD analysis, a sample is typically ground into a powder, which allows the X-rays to penetrate the entire sample. The powders are then packed into a sample holder and placed in an X-ray diffractometer. The diffractometer typically includes a X-ray source, a sample holder and detector. The X-rays are projected onto the sample and the diffracted X-rays are collected by the detector. The data from the detector is then analyzed using specialized software to determine the crystal structure of the sample.
+
+The data analysis typically involves measuring the angles and intensities of the diffracted X-rays and comparing them to a database of known crystal structures. The software will then identify the most likely crystal structure of the sample. XRD can be used to determine the crystal structure of a wide range of materials, including metals, ceramics, minerals, and polymers. It is a non-destructive method and can be used to study the purity of a sample, identify unknown compounds, and investigate the changes that occur in a material during a reaction.
+
+It is important to note that XRD has some limitations. It can only provide information about the atoms in the crystal lattice, so it cannot provide information about impurities or defects in the sample. Also, some samples like amorphous, nanocrystalline or thin films are not suitable for XRD analysis.

xray/X-ray scattering.md

@@ -0,0 +1,33 @@
+# X-ray scattering
+
+X-rays are a form of electromagnetic radiation, similar to visible light. When X-rays strike a material, they interact with the electrons in the atoms of the material. This interaction causes the X-rays to be scattered in all directions. The amount of scattering depends on the properties of the material, such as its atomic number and crystal structure.
+
+## Aus Buch 
+2.3 Wechselwirkung mit Materie
+Die Ausbreitung von Strahlung ist immer mit dem Transport von Energie verbunden
+und dabei an keinerlei Materie gebunden. Trifft die Strahlung mit Materie zusammen,
+treten Wechselwirkungseffekte auf. Die Energie und Intensität der Strahlung wird dabei
+geschwächt, ebenso die Ausbreitungsrichtung der Strahlung geändert. Der Schwächungs-
+vorgang wird Absorption genannt. Streuung bezeichnet den Vorgang, wenn eine Welle
+oder ein Teilchenstrahl auf Materie trifft und der Strahl eine Ablenkung erfährt. Man
+unterscheidet folgende Streueffekte der Strahlung:
+-  **elastische Streuung,** bei der die Frequenz der Sekundärwelle unverändert gegenüber
+der einlaufenden Welle bleibt. Die Röntgenbeugung ist ein typischer elastischer Streu-
+prozess. Dabei unterscheidet man noch die:
+   -  **kohärente Streuung**, wenn die Sekundärwelle in einer festen Phasenbeziehung
+   zu der Primärwelle steht,
+   -  **inkohärente Streuung,** wenn keine feste Phasenbeziehung zwischen Primär- und
+   Sekundärwelle auftritt.
+Diese Wechselwirkungsprozesse sind Gegenstand des Kapitels 3.
+-  **inelastische Streuung**, bei der die Frequenz von der Primärwelle zu der Sekundärwel-
+le sich verändert. Ursache sind dabei Anregungsprozesse in der bestrahlten Materie,
+die meist quantenhaften Charakter haben.
+
+Absorptionsvorgänge sind stark materialabhängig, wobei die Ordnungszahl bzw. die Dichte die entscheidende Größe ist. Zusätzlich sind die Absorptionsvorgänge stark energieabhängig. Ebenso ist zu beachten, dass durch die Wechselwirkung mit der Strahlung eine
+Eigenstrahlung/Fluoreszenzstrahlung entsteht, die zu Überlagerungen bei den Absorp-
+tionseigenschaften führt
+
+The amount of X-ray scattering that occurs depends on the properties of the material. Factors such as the atomic number, density, and crystal structure of the material all affect the amount of scattering that occurs. In general, materials with higher atomic numbers and denser crystal structures will scatter X-rays more than materials with lower atomic numbers and less dense crystal structures.
+
+![](../attachments/2023-01-14-16-06-16.png)
+

xray/concepts.md

@@ -0,0 +1,13 @@
+# Basic Principle of XRD
+
+Sure. The second point in the presentation would be about the principles of X-ray diffraction. Here are some key concepts to cover in this section:
+
+- [[xray/X-ray scattering]]: X-rays are a form of electromagnetic radiation, similar to visible light. When X-rays strike a material, they interact with the electrons in the atoms of the material. This interaction causes the X-rays to be scattered in all directions. The amount of scattering depends on the properties of the material, such as its atomic number and crystal structure.
+
+- [[xray/X-ray diffraction]]: In addition to being scattered in all directions, a portion of the X-rays passing through a crystalline material will be diffracted, meaning they will be bent at specific angles. This happens because the atoms in a crystal are arranged in a repeating pattern, called a crystal lattice. The spacing between the atoms in the lattice is known as the lattice constant. X-rays with a wavelength close to the lattice constant will be diffracted at specific angles, known as Bragg angles. The angles at which X-rays are diffracted depend on the crystal structure of the material and the spacing between the atoms in the crystal lattice.
+
+- [[xray/Analysis]] of diffracted X-rays: The diffracted X-rays are collected by a detector, which converts the X-rays into electrical signals. These signals are then analyzed using specialized software to determine the crystal structure of the sample. The analysis typically involves measuring the angles and intensities of the diffracted X-rays and comparing them to a database of known crystal structures. The software will then identify the most likely crystal structure of the sample.
+
+- Limitations: XRD is a non-destructive method, but it has some limitations. It can only provide information about the atoms in the crystal lattice, so it cannot provide information about impurities or defects in the sample. Also, some samples like amorphous, nanocrystalline or thin films are not suitable for XRD analysis.
+
+Overall, this section should provide a detailed explanation of how X-ray diffraction works, including the physics of X-ray scattering and diffraction, and how the diffracted X-rays are collected and analyzed to determine the crystal structure of a sample.

xray/gliederung.md

@@ -0,0 +1,60 @@
+# Gliederung
+
+- Titelseite
+- (Historie)
+- Kurze Einleitung
+
+  - Kurzer überlick funktion
+3.	Theoretischer Hintergrund
+    -	Röntgenstrahlung
+      - Anfangen mit BILD MIT UV vis und so
+      -   Wie wird sie Erzeugung
+      -   Effekte und Warnungen
+- Übersicht Aufbau um wärend präsentation entlange zu hangel
+- Röntgen röhre
+  -  Wie wird sie Erzeugung
+- Monochromator
+  - [[Filterung]]
+- Trifft auf Probe
+    b.	Interferenz -> [[X-ray scattering]]
+    - Streung 
+    - Beugung -> [[X-ray diffraction]]
+      - Bragg`sche
+    
+    - Kristall  [[xray/Sample preparation]]
+      - Voraussetzung der Probe
+      - Eigenschafen der Probe
+    - Detektor [[Analysis]]
+      - Möglichkeiten zur Mesugen
+      - Detekor varianten
+      - Datenverarbeitung
+      - **Auswertung**
+        - Wie erhalte ich ergebnisse die ich brauchen
+        - Fancy Mathe ?
+    - Mess Scheiße (Verfahren um mit dingen zu arbeiten) 
+      - Ein Kristall
+        - Laue`sche
+      - Pulver
+        - Debye-Scherrer-Verfahren
+-	(Ablauf einer Messung)
+-	Anwendungs Beispiel, in der Industrie...
+-	Noch Fragen?
+
+
+Here is a possible structure for a presentation on X-ray diffraction:
+
+    Introduction: Begin by providing an overview of X-ray diffraction and its importance in materials science and other fields. Explain the main goal of XRD and why it is a valuable tool.
+
+    The principles of XRD: Explain how XRD works, including the basic physics behind X-ray scattering and diffraction. Describe how the diffracted X-rays are collected and analyzed.
+
+    Sample preparation: Discuss the process of preparing a sample for XRD, including grinding the sample into a powder and packing it into a sample holder.
+
+    XRD instrumentation: Describe the components of an X-ray diffractometer, including the X-ray source, sample holder, and detector. Explain how the data from the detector is analyzed to determine the crystal structure of the sample.
+
+    Applications of XRD: Discuss the various fields in which XRD is used, including materials science, chemistry, mineralogy, pharmacology, and geology. Provide examples of specific applications of XRD in these fields, such as identifying unknown compounds or studying the purity of a sample.
+
+    Conclusion: Sum up the main points of the presentation and emphasize the importance and versatility of XRD as a tool for studying the atomic structure of materials.
+
+    References: Provide a list of sources and further readings for those who want to learn more about X-ray diffraction.
+
+

xray/index.md

@@ -0,0 +1,7 @@
+# Index
+
+- [[xray/gliederung]]
+- [[xray/setup]]
+- [[xray/concepts]]
+- [[xray/instrument]]
+- [[xray/application]]