Analiza dyfrakcji rentgenowskiej (XRD)

Dyfrakcja rentgenowska (XRD ) to technika służąca do określania struktury atomowej i cząsteczkowej materiału krystalicznego. W tej technice struktura krystaliczna powoduje dyfrakcję padającej wiązki promieniowania rentgenowskiego w wielu określonych kierunkach. Proszkowa dyfrakcja rentgenowska (XRD) jest powszechnie stosowana do identyfikacji faz poprzez pomiar kątów dyfrakcji i intensywności wiązek dyfrakcyjnych oraz porównanie uzyskanego obrazu dyfrakcyjnego z referencyjną bazą danych dyfrakcyjnych.

Dyfrakcja rentgenowska (XRD) to naukowa metoda określania dokładnych lokalizacji lub rozmieszczenia atomów w materiale krystalicznym lub amorficznym, w którym wiązki promieni rentgenowskich uderzają w kryształ, powodując dyfrakcję wiązki światła w wielu określonych kierunkach.

Dyfrakcja rentgenowska jest podstawową techniką uzyskiwania informacji o strukturze atomowej ciał krystalicznych i należy do podstawowych standardowych technik laboratoryjnych. Technika ta opiera się na interferencji fal rentgenowskich, które są elastycznie rozpraszane przez zbiór atomów zorientowanych w określonym kierunku w krysztale. Fale rozproszone przez dwa atomy a i b interferują ze sobą konstruktywnie, gdy różnica ich dróg jest równa jednej całkowitej liczbie długości fal.

Dyfrakcja rentgenowska jest ważnym narzędziem do badania polimerów amorficznych i półkrystalicznych. Wykorzystuje się ją do analizy wielu właściwości mikrostruktury materiału, w tym parametrów sieci, obecności defektów, orientacji krystalograficznych (tekstury) i stopnia krystaliczności.

W badaniach nad materiałami naukowcy mają wiele pytań analitycznych związanych ze składem chemicznym i strukturą krystaliczną materiałów. Dyfrakcja rentgenowska (XRD) jest jedyną techniką laboratoryjną, która pozwala w sposób nieniszczący i dokładny uzyskać informacje takie jak skład chemiczny, struktura kryształu, orientacja kryształu, rozmiar kryształów, odkształcenie sieci, preferowana orientacja i grubość warstwy. Dlatego też badacze materiałów wykorzystują tę technikę do analizy szerokiej gamy materiałów: od proszków i ciał stałych, po cienkie warstwy i nanomateriały.

Dyfrakcja rentgenowska (XRD) to wszechstronna, nieniszcząca technika analityczna służąca do badania właściwości fizycznych, takich jak skład fazowy, struktura krystaliczna i orientacja próbek proszkowych, stałych i ciekłych.

Wiele materiałów składa się z maleńkich kryształków. Skład chemiczny i typ strukturalny tych kryształów nazywane są fazami. Materiały mogą być mieszankami jednofazowymi lub wielofazowymi i mogą zawierać składniki krystaliczne i niekrystaliczne. Na dyfraktometrze rentgenowskim różne fazy krystaliczne dają różne wzory dyfrakcyjne. Identyfikację faz można przeprowadzić poprzez porównanie wzorów dyfrakcji rentgenowskiej uzyskanych z nieznanych próbek ze wzorcami znajdującymi się w bazach danych referencyjnych.

Urządzenie rentgenowskie składa się z trzech głównych elementów: źródła promieni rentgenowskich, uchwytu próbki i detektora XRD. Promienie rentgenowskie wytwarzane przez źródło oświetlają próbkę. Następnie ulega dyfrakcji w fazie próbki i wchodzi do detektora. Poprzez przesuwanie lampy lub próbki i detektora w celu zmiany kąta dyfrakcji (kąta między wiązką padającą i dyfrakcyjną) mierzona jest intensywność i rejestrowane są dane dyfrakcyjne. W zależności od geometrii dyfraktometru i rodzaju próbki, kąt między wiązką padającą a próbką może być stały lub zmienny i zwykle odpowiada kątowi wiązki dyfrakcyjnej.

Wielu badaczy, zarówno w laboratoriach przemysłowych, jak i naukowych, wykorzystuje analizę dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) jako narzędzie do opracowywania nowych materiałów lub zwiększania wydajności produkcji. Innowacje w dyfrakcji rentgenowskiej podążają za badaniami nad nowymi materiałami, np. nad technologiami półprzewodnikowymi lub badaniami farmaceutycznymi. Badania przemysłowe ukierunkowane są na ciągłe zwiększanie szybkości i wydajności procesów produkcyjnych. W pełni zautomatyzowane analizy dyfrakcji rentgenowskiej w zakładach górniczych i zakładach produkcji materiałów budowlanych zapewniają bardziej ekonomiczne rozwiązania w zakresie kontroli produkcji.

Główne zastosowania dyfrakcji rentgenowskiej to: jakościowa i ilościowa analiza fazowa czystych substancji i mieszanin. Najpowszechniejszą metodą analizy fazowej jest ogólnie zwana rentgenowska dyfrakcja proszkowa. Ponadto tę technikę stosuje się w analizie zmian fazowych w innych specyficznych warunkach, takich jak temperatura, wilgotność i zastosowane ciśnienie. Podobnie, technikę tę stosuje się do analizy właściwości fizycznych, takich jak rozmiar kryształu (średnica), orientacja kryształu i naprężenia szczątkowe (łącznie określane jako mikrostruktura materiałów polikrystalicznych).

Wiele z tych technik można stosować również w przypadku materiałów polikrystalicznych o strukturze warstwowej, takich jak powłoki i cienkie filmy. Do badań małych obszarów w materiałach polikrystalicznych stosuje się metodę zwaną mikrodyfrakcją.

Nasza organizacja dysponuje silną kadrą, która śledzi rozwój nauki i techniki na świecie i nieustannie się doskonali. Wśród licznych badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych świadczonych dla przedsiębiorstw z różnych sektorów znajdują się również usługi „analizy dyfrakcji rentgenowskiej (XRD)”.