یکی از تجهیزات پرکاربرد در پژوهش‌های فناورانه از جمله نانوفناوری، تجهیزات آزمایشگاهی مبتنی بر پراش پرتوایکس یا XRD است که نقش مهمی در تحقیقات بر روی شاخص‌های کمی و کیفی بلورها ایفا می‌کند.

به گزارش مرکز روابط عمومی و اطلاع‌رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، پراش پرتوایکس روشی است که برای مطالعه ساختار بلوری مواد می‌تواند کاربردهای فراوانی داشته باشد. XRD یا همان پراش اشعه ایکس تکنیکی قدیمی و پرکابرد در بررسی خصوصیات کریستال‌هاست و در این روش از پراش اشعه ایکس توسط نمونه جهت بررسی ویژگی های نمونه استفاده می شود.

این روش برای تعیین کمیت‌های ساختار کریستالی مانند ثابت شبکه، هندسه شبکه، تعیین کیفی مواد ناشناس، تعیین فاز کریستال‌ها، تعیین اندازه کریستا‌ل‌ها، جهت گیری تک کریستال، استرس، تنش، عیوب شبکه وغیره، قابل استفاده است.

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.

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. بنابراین، این نوسان ها خود باعث تابش امواج جدیدی خواهند شد. 

اجزای دستگاه

پیکربندی و اجزا XRD متنوع است و بسته به کاربرد دارای تفاوت هستند. در حالت کلی اجزا یک دستگاه XRD شامل منبع اشعه ایکس، نمونه، آشکارساز واپتیک اشعه ایکس (فیلتر‌های اشعه ایکس) به شمار می‌رود.

مزایا و معایب XRD

این روش به عنوان تکنیکی کم هزینه و پر کاربرد استفاده می‌شود زیرا از اصول فیزیکی ساده‌ای در این شیوه پیروی می‌شود. اطلاعات به‌دست آمده از پراش اشعه ایکس که شامل زاویه ی ماکسیمم شدت اشعه پراشیده شده، شدت اشعه پراشیده شده در هر زاویه و پهنای هر ماکسیمم است و به طیف وسیعی از خصوصیات و کمیات کریستال‌ ها وابستگی دارد که این امر کاربرد فراوان XRD را به همراه دارد. از جمله محاسن XRD عدم نیاز به خلاء اشاره کرد که باعث کاهش هزینه ی ساخت می شود و آن را در مکانی برتر نسبت به تکنیک‌های الکترونی قرار می دهد. همچنین XRD تکنیکی غیر تماسی و غیر مخرب می باشد و نیاز به آماده سازی سخت و مشکل ندارد.

اما از معایب XRD می توان به کیفیت 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 است و نتیجه این امر به استفاده از نمونه بزرگتر و در نتیجه تعیین اطلاعات به صورت میانگین در XRD نیاز دارد.

از آن‌جاکهXRD تکنیکی سریع و پرکاربرد است، پیکربندی و تجهیزات نه چندان پیچیده سرعت ثبت اطلاعات بالا را در XRD باعث می‌شود. 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.

پایان پیام/24