معرفی دستگاه XRD

پراش اشعه x يک روش غير تخريبي با چند کاربرد است که اطلاعات جامعي درباره ترکيبات شيميايي و ساختار کريستالين مواد طبيعي و صنعتي ارائه مي‌دهد. هر کريستالي طرح (pattern) اشعه x منحصر به فرد خود را داراست که ممکن است به عنوان اثر انگشت (fingerprint) براي تعيين هويت آن (identification) استفاده شود. گسترده‌ترين استفاده XRD در شناسايي ترکيبات کريستالين بر اساس طرح پراش آنهاست. XRD مي‌توان به موارد زير اشاره کرد: XRD کاربردهاي وسيعي در
اساس کار با دستگاه XRD
دستگاه XRD به طور گسترده در شناسایی نمونه های مجهول جامد کریستالی مورد استفاده قرار می گیرد. نمونه آنالیز XRD معمولاً به صورت پودری و در حدود 3-5 گرم می باشد. دستگاه XRD دارای یک دایره فلزی می باشد که منبع پرتو X و دتکتور روی جداره داخلی آن و نمونه در مرکز آن قرار می گیرد. عملکرد دستگاه XRD بدین صورت است که پرتو X در زوایای مختلف(θ) به بلور کریستال تابیده می شود. در اثر این تابش و برخورد پرتو به اتم ها، اشعه بازتابیده می شود و یا اصطلاحاً پراش می یابد. بازتابش پرتو در XRD از اصل پراکندگی رایلی یا Rayleigh scattering پیروی می کند یعنی فرکانس پرتو تابیده و پراش یافته یکی می باشد و فتونی در حین برخورد به اتم جذب نمی شود (در XRD تابش فلورسانس نیز وجود دارد و بخشی از فتون ها توسط اتم ها جذب می شود که پرتو بازتابش توسط فیلتر های اپتیکی حذف می شوند، در واقع تابش فلورسانس اساس کار با دستگاه XRF می باشند).
بلور کریستال به این صورت است که دارای صفحاتی به فاصله d و روی هم می باشند. بازتابش پرتو از اتم های بلور در لایه های مختلف می تواند با هم تداخل داشته باشند. این تداخل می تواند تداخل سازنده و یا تداخل ویرانگر باشد. هنگامی که اشعه پراش یافته و بازتابیده از نمونه کریستالی توسط دتکتور دریافت می گردد به سیگنال تبدیل شده و در نهایت به صورت یک نمودار گزارش می شود. نمودار خروجی فرآیند ،الگوی پراش نامیده می شود و نمایشگر شدت پرتو بازتابیده بر حسب زاویه 2θ می باشد. 2θ در واقع زاویه بین امتداد پرتو تابش و پرتو بازتابش می باشد که معمولاً از 0-160 درجه گزارش می شود. هنگامی که پرتوهای بازتابش با هم تداخل سازنده داشته باشند نمودار درآن زاویه 2θ دارای قله ماکزیمم می باشد و در سایر زوایا به دلیل تداخل ویرانگر شدت ناچیزی دارد. اطلاعات مهمی که از نمودار پراش ایکس جهت تحلیل نتایج استخراج می شود شامل زاویه قله بیشینه، شدت نسبی هر قله و پهنای قله ها می باشد.

کاربردهای مختلف دستگاه XRD

دستگاه XRD در صنایع مختلفی ازجمله علم مواد و کانی شناسی،شیمی، فیزیک، زمین شناسی، صنایع دارویی و … کاربرد دارد. برای مثال از پراش اشعه ایکس در شناسایی ساختار نانومواد سنتزی، تشخیص فاز کریستالی سیمان و آنالیز مواد معدنی استفاده می شود