¿Qué es la difracción de rayos X (XRD)?

Difracción de rayos X(XRD) es un método importante para estudiar la fase y la estructura cristalina de una sustancia. Cuando una sustancia (cristalina o no cristalina) se analiza por difracción, la sustancia se irradia con rayos X para producir diferentes grados de fenómeno de difracción, la composición del material, el tipo de cristal, el modo de enlace intramolecular, la configuración molecular, la conformación y otras características del material determinan el patrón de difracción específico de la sustancia.

La tecnología XRD tiene las ventajas de no dañar la muestra, no contaminar, rápida, alta precisión de medición y puede obtener mucha información sobre la integridad del cristal. Por lo tanto,DRX, como un método científico moderno deanálisis de estructura y composición de materiales, ha sido ampliamente utilizado en la investigación y producción de diversas disciplinas.

Principios básicos de la difracción de rayos X (XRD)

Cuando un rayo X monocromático incide sobre un cristal, debido a que el cristal está compuesto de una celda de átomos dispuestos regularmente, la distancia entre estos átomos dispuestos regularmente tiene el mismo orden de magnitud que la longitud de onda del rayo X incidente, por lo que la Los rayos X dispersados ​​por diferentes átomos interfieren entre sí, lo que da como resultado una fuerte difracción de rayos X en algunas direcciones especiales y el acimut y la intensidad de las líneas de difracción en la distribución espacial. Está estrechamente relacionado con elestructura cristalina.

Según su principio, el patrón de difracción de un cristal tiene dos características principales: la distribución de la línea de difracción en el espacio y la intensidad del haz de difracción. La distribución de la línea de difracción está determinada por el tamaño, la forma y la orientación de la celda, y la intensidad de la línea de difracción depende del tipo de átomos y su posición en la celda. Por lo tanto, diferentes cristales tienen diferentes patrones de difracción.

Ley de Bragg: la diferencia de trayectorias entre dos ondas es 2dsinθ, y cuando la diferencia de trayectorias es un múltiplo entero de la longitud de onda, es decir, 2dsinθ=nλ (n= 0,1,2,3...) Cuando θ es el incidente Ángulo, d es el espaciado del plano cristalino, n es el orden de difracción, λ es la longitud de onda del rayo entrante y 2θ es el ángulo de difracción, la fase de onda dispersa es la misma y se refuerza mutuamente. Todas las ondas dispersas que satisfacen la ley de Bragg están exactamente en la misma fase y sus amplitudes se refuerzan entre sí de modo que aparecen líneas de difracción en la dirección del rayo entrante en un ángulo de 2θ. Las amplitudes de las líneas dispersas en otras direcciones se anulan entre sí y la intensidad de los rayos X se reduce o se iguala a cero.

La ecuación de Bragg da la dirección de difracción de los rayos X de forma concisa. Es decir, cuando el ángulo entre el rayo X incidente y un plano cristalino (hkl) en el cristal satisface la ecuación de Brager, se generarán líneas de difracción en la dirección del rayo reflejado y viceversa.

Equipos de difracción de rayos X (XRD)

El difractómetro de rayos X equipo consta de un sistema de generación de rayos X (que produce rayos X), un sistema de medición y detección de ángulos (que mide 2θ y obtiene información de difracción), un sistema de grabación y procesamiento de datos, todos los cuales trabajan juntos para generar el patrón de difracción. El goniómetro es el componente central, que es complicado de fabricar y afecta directamente la precisión de los datos experimentales.