نام انگلیسی : X-Ray Diffraction – XRD
? مقدمه
● در پراش اشعه ایکس توسط کریستال مشاهده می شود که شدت اشعه ایکس بازتابیده از کریستال، که در هر اتم بصورت الاستیک پراکنده شده‌اند (بدون تغییر طول موج)، در زوایای خاصی ماکسیمم خواهد بود و در بقیه زوایا، شدت اشعه پراشیده شده مقدار قابل ملاحظه ای ندارد. منظور از پراش همین رفتار اشعه ایکس می باشد.
? برهمکنش اشعه ایکس و اتم ها
● برخورد اشعه ایکس به یک اتم یا مولکول، باعث تحریک و نوسان الکترون های اتم یا مولکول می شود. همانطور که می دانیم ذرات باردار شتابدار، از خود موج الکترومغناطیسی ساطع می کنند. بنا براین، این نوسان ها خود باعث تابش امواج جدیدی خواهند شد. اگر فرکانس نور بازتابیده با فرکانس نور ابتدایی یکی باشد، این پدیده را پراکندگی رایلی (Rayleigh scattering) می نامند.
● از دیدگاه کوانتومی امواج الکترو مغناطیسی از فوتون تشکیل شده اند. انرژی فوتون مرتبط موج الکترومغناطیسی به فرکانس وابسته می باشد. فرکانس موج و ثابت پلانک می باشد. با توجه به اینکه فرکانس نور در پراکندگی رایلی تغییر نمی کند، طبق رابطه 1 انرژی تک فوتون ها نیز تغییر نمی کنند. اساس کار XRD، پراکندگی رایلی از صفحات کریستال می باشد.
? اصول XRD
● اطلاعات بدست آمده از پراش یک کریستال شامل زاویه قله ی ماکسیمم، شدت نسبی ماکسیمم ها و همچنین پهنای هر قله می باشد. این اطلاعات اساس XRD را تشکیل می دهند و با استفاده از همین اطلاعات کاربرد‌های زیادی برای XRD وجود دارد.
? اجزاء دستگاه
● پیکربندی و اجزا XRD متنوع می باشد و بسته به کاربرد تفاوت می کند. در حالت کلی اجزا یک دستگاه XRD شامل منبع اشعه ایکس، نمونه، آشکارساز واپتیک اشعه ایکس (فیلتر‌های اشعه ایکس) می باشد.
? مزایا و معایب XRD
● تکنیکی کم هزینه و پر کاربرد می باشد. علت این امر اصول فیزیکی ساده‌یِ این شیوه می باشد. اطلاعات بدست آمده از پراش اشعه ایکس که شامل زاویهِ ی ماکسیمم شدت اشعه پراشیده شده، شدت اشعه پراشیده شده در هر زاویه و پهنای هر ماکسیمم می باشد وابسته به طیف وسیعی از خصوصیات و کمیات کریستال ها می باشد. این امر کاربرد فراوان XRD را به همراه دارد. از جمله محاسن XRD عدم نیاز به خلاء می باشد که باعث کاهش هزینه ی ساخت می شود و آن را در مکانی برتر نسبت به تکنیک های الکترونی قرار می دهد. همچنین XRD تکنیکی غیر تماسی و غیر مخرب می باشد و نیاز به آماده سازی سخت و مشکل ندارد.
● از معایب XRD می توان به رزلوشن و تفکیک پایین و شدت کم اشعه پراشیده شده نسبت به پراش الکترونی نام برد. شدت اشعه الکترونی پراشیده شده درحدود 108 بار بزرگتر از اشعه XRD می باشد. نتیجه این امرنیاز به استفاده از نمونه بزرگتر و در نتیجه تعیین اطلاعات به صورت میانگین در XRD می باشد. شدت اشعه پراشیده شده در XRD وابسته به عدد اتمی می باشد. برای عناصر سبکتر این شدت کمتر بوده و کار را برای XRD مشکل می کند.
? نتیجه گیری
● همانطور که گفته شد XRD تکنیکی سریع و پرکاربرد است. پیکربندی و تجهیزات نه چندان پیچیده سرعت ثبت اطلاعات بالا را در XRD باعث می شود. همچنین روابط ساده ولی عام، امکان استفاده از XRD در موارد متفاوتی را می دهد. اکثر کاربرد‌های XRD با تعیین پارامترهای موثر در کمیت های اساسی مثل زاویه براگ، شدت قله ها و پهنای قله ها که توسط XRD قابل اندازه گیری می باشند، تعریف شده اند.