Что такое рентгеновская дифракция (XRD)

Дифракция рентгеновских лучей(XRD) является основным методом изучения фазовой и кристаллической структуры вещества. Когда вещество (кристаллическое или некристаллическое) подвергается дифракционному анализу, вещество облучается рентгеновскими лучами для получения различных степеней явления дифракции, состав материала, тип кристалла, режим внутримолекулярной связи, молекулярная конфигурация, конформация и другие характеристики материала определяют специфическая дифрактограмма вещества.

Преимущество технологии XRD заключается в отсутствии повреждения образца, отсутствии загрязнения, быстроты и высокой точности измерений, а также позволяет получить много информации о целостности кристалла. Поэтому,XRDкак современный научный методанализ структуры и состава материала, широко используется в исследованиях и производстве различных дисциплин.

Основные принципы дифракции рентгеновских лучей (XRD)

Когда на кристалл падает монохроматическое рентгеновское излучение, поскольку кристалл состоит из ячеек, состоящих из регулярно расположенных атомов, расстояние между этими регулярно расположенными атомами имеет тот же порядок величины, что и длина волны падающего рентгеновского излучения, поэтому Рентгеновские лучи, рассеянные разными атомами, интерферируют друг с другом, что приводит к сильной дифракции рентгеновских лучей в некоторых особых направлениях, азимуту и ​​интенсивности дифракционных линий в пространственном распределении. Он тесно связан сКристальная структура.

По своему принципу дифракционная картина кристалла имеет две основные характеристики: распределение дифракционной линии в пространстве и интенсивность дифракционного луча. Распределение дифракционной линии определяется размерами, формой и ориентацией ячейки, а интенсивность дифракционной линии зависит от типа атомов и их положения в ячейке. Поэтому разные кристаллы имеют разные дифракционные картины.

Закон Брэгга: разность хода между двумя волнами равна 2dsinθ, а когда разность хода кратна длине волны, то есть 2dsinθ=nλ (n= 0,1,2,3...) Когда θ — падающая Угол, d — расстояние между плоскостями кристалла, n — порядок дифракции, λ — длина волны падающего луча, 2θ — угол дифракции, фаза рассеянной волны одинакова и взаимно усиливается. Все рассеянные волны, удовлетворяющие закону Брэгга, находятся в одной и той же фазе, и их амплитуды усиливают друг друга, так что дифракционные линии появляются в направлении падающего луча под углом 2θ. Амплитуды рассеянных линий в других направлениях компенсируют друг друга, и интенсивность рентгеновского излучения уменьшается или равна нулю.

Уравнение Брэгга в краткой форме дает направление дифракции рентгеновских лучей. То есть, когда угол между падающим рентгеновским лучом и плоскостью кристалла (хкл) в кристалле удовлетворяет уравнению Брагера, дифракционные линии будут генерироваться в направлении отраженного луча, и наоборот.

Оборудование для рентгеновской дифракции (XRD)

Рентгеновский дифрактометр оборудование состоит из системы генерации рентгеновского излучения (генерирующей рентгеновские лучи), системы измерения и обнаружения угла (измерения 2θ и получения информации о дифракции), системы записи и обработки данных, которые работают вместе для вывода дифракционной картины. Гониометр является основным компонентом, который сложен в изготовлении и напрямую влияет на точность экспериментальных данных.