آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)

پراش پرتو ایکس (XRD ) تکنیکی است که برای تعیین ساختار اتمی و مولکولی یک ماده کریستالی استفاده می‌شود. در این تکنیک، ساختار کریستالی باعث می‌شود پرتو اشعه ایکس فرودی در جهات خاص زیادی پراش یابد. XRD پودر معمولاً برای شناسایی فازها با اندازه‌گیری زاویه پراش و شدت این پرتوهای پراش و مقایسه الگوی پراش حاصل با یک پایگاه داده مرجع داده‌های پراش استفاده می‌شود.

پراش پرتو ایکس (XRD) روشی علمی برای تعیین مکان یا آرایش دقیق اتم‌ها در یک ماده بلوری یا آمورف است که در آن پرتوهای اشعه ایکس به یک بلور برخورد می‌کنند و باعث می‌شوند پرتو نور در جهات خاص زیادی پراش یابد.

پراش پرتو ایکس تکنیک اصلی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد ساختار اتمی جامدات بلوری است و یکی از تکنیک‌های استاندارد آزمایشگاهی پایه می‌باشد. این تکنیک مبتنی بر تداخل امواج پرتو ایکس است که به صورت الاستیک توسط مجموعه‌ای از اتم‌های جهت‌یافته در یک جهت خاص در یک بلور پراکنده می‌شوند. امواج پراکنده شده توسط دو اتم a و b زمانی با یکدیگر تداخل سازنده دارند که اختلاف مسیر آنها برابر با یک عدد صحیح از طول موج باشد.

پراش پرتو ایکس ابزاری مهم برای مطالعه پلیمرهای آمورف و نیمه بلوری است. از آن برای تجزیه و تحلیل بسیاری از خواص ریزساختار مواد، از جمله پارامترهای شبکه، وجود نقص‌ها، جهت‌گیری‌های کریستالوگرافی (بافت) و درجه بلورینگی استفاده می‌شود.

در تحقیقات مواد، دانشمندان سوالات تحلیلی زیادی در رابطه با ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری مواد دارند. پراش اشعه ایکس (XRD) تنها تکنیک آزمایشگاهی است که به صورت غیر مخرب و دقیق اطلاعاتی مانند ترکیب شیمیایی، ساختار بلوری، جهت گیری بلور، اندازه بلورک، کرنش شبکه، جهت گیری ترجیحی و ضخامت لایه را به دست می آورد. به همین دلیل است که محققان مواد از این تکنیک برای تجزیه و تحلیل طیف گسترده‌ای از مواد، از پودرها گرفته تا جامدات، لایه‌های نازک و نانومواد، استفاده می‌کنند.

پراش پرتو ایکس (XRD) یک تکنیک تحلیلی غیرمخرب همه کاره است که برای تجزیه و تحلیل خواص فیزیکی مانند ترکیب فازها، ساختار کریستالی و جهت گیری نمونه های پودری، جامد و مایع استفاده می شود.

بسیاری از مواد از بلورهای ریز تشکیل شده‌اند. ترکیب شیمیایی و نوع ساختاری این بلورها، فاز نامیده می‌شود. مواد ممکن است مخلوط‌های تک فازی یا چند فازی باشند و ممکن است حاوی اجزای کریستالی و غیرکریستالی باشند. در یک پراش‌سنج پرتو ایکس، فازهای مختلف کریستال، الگوهای پراش متفاوتی ارائه می‌دهند. شناسایی فاز را می‌توان با مقایسه الگوهای پراش پرتو ایکس به‌دست‌آمده از نمونه‌های ناشناخته با الگوهای موجود در پایگاه‌های داده مرجع انجام داد.

یک دستگاه اشعه ایکس از سه عنصر اصلی تشکیل شده است: منبع اشعه ایکس، محفظه نمونه و آشکارساز XRD. پرتوهای ایکس تولید شده توسط منبع، نمونه را روشن می‌کنند. سپس توسط فاز نمونه پراشیده شده و وارد آشکارساز می‌شود. با حرکت دادن لوله یا نمونه و آشکارساز برای تغییر زاویه پراش (زاویه بین پرتوهای فرودی و پراشیده)، شدت اندازه‌گیری شده و داده‌های پراش ثبت می‌شوند. بسته به هندسه پراش‌سنج و نوع نمونه، زاویه بین پرتو فرودی و نمونه می‌تواند ثابت یا متغیر باشد و معمولاً با زاویه پرتو پراشیده شده تطبیق داده می‌شود.

بسیاری از محققان در آزمایشگاه‌های صنعتی و علمی به آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD) به عنوان ابزاری برای توسعه مواد جدید یا افزایش راندمان تولید تکیه می‌کنند. نوآوری‌ها در پراش پرتو ایکس، تحقیقات روی مواد جدید، مانند فناوری‌های نیمه‌هادی یا تحقیقات دارویی را به طور نزدیکی دنبال می‌کنند. تحقیقات صنعتی به سمت افزایش سرعت و کارایی فرآیندهای تولید سوق داده شده است. آنالیزهای پراش پرتو ایکس کاملاً خودکار در سایت‌های معدن و تولید مصالح ساختمانی منجر به راه‌حل‌های مقرون‌به‌صرفه‌تری برای کنترل تولید می‌شوند.

کاربردهای اصلی پراش پرتو ایکس عبارتند از: آنالیز فازی کیفی و کمی مواد خالص و مخلوط‌ها. رایج‌ترین روش برای آنالیز فاز، عموماً پراش پودری اشعه ایکس نامیده می‌شود. علاوه بر این، این تکنیک در تجزیه و تحلیل تغییرات فاز تحت شرایط خاص دیگر مانند دما، رطوبت و فشار اعمال شده استفاده می‌شود. به همین ترتیب، این تکنیک برای تجزیه و تحلیل خواص فیزیکی مانند اندازه کریستال (قطر)، جهت گیری کریستال و تنش پسماند (که با هم ریزساختار مواد پلی کریستالی نامیده می‌شوند) استفاده می‌شود.

بسیاری از این تکنیک‌ها را می‌توان برای مواد لایه‌ای پلی‌کریستال مانند پوشش‌ها و لایه‌های نازک نیز استفاده کرد. مطالعات روی نواحی کوچک در مواد پلی کریستالی از روشی به نام میکرودیفرکشن استفاده می‌کند.

سازمان ما دارای کارکنان قوی است که از نزدیک تحولات حوزه علم و فناوری در جهان را دنبال می‌کنند و دائماً خود را بهبود می‌بخشند. در میان مطالعات متعدد آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی ارائه شده برای مشاغل در بخش‌های مختلف، خدمات «آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)» نیز وجود دارد.