Теоретичні основи методу (РДА, РФА, РСА, загальноприйняте позначення - XRD).
Рентгеноструктурний аналіз (рентгенодифракційну аналіз) - один з дифракційних методів дослідження структури речовини. В основі цього методу лежить явище дифракції рентгенівських променів на тривимірній кристалічній решітці.
Явище дифракції рентгенівських променів на кристалах відкритий Лауе, теоретичне обгрунтування явища дали Вульф і Брегг (умова Вульфа-Брегга). Як метод, рентгеноструктурний аналіз розроблений Дебаєм і Шеррер.
Метод дозволяє визначати атомну структуру речовини, що включає в себе просторову групу елементарної комірки, її розміри і форму, а також визначити групу симетрії кристала.
Рентгеноструктурний аналіз і по сей день є найпоширенішим методом визначення структури речовини в силу його простоти і відносну дешевизну (вікіпедія).
Кристалічна решітка - це регулярне тривимірний розподіл атомів в просторі, що має різну симетрію. Кристалічна решітка в заданому напрямку може розглядатися як серія паралельних площин, віддалених один від одного на відстані d. Будь-яке кристалічна речовина характеризується певним набором міжплощинних відстаней d з різними орієнтаціями площин. Коли монохроматизованому рентгенівський промінь з довжиною хвилі l падає на систему кристалічних площин під кутом q, дифракція виникає, тільки якщо шляху прохідні променями, відбитими від різних кристалічних площин, розрізняються на ціле число довжин хвиль. Це явище описано законом Брегга: nl = 2 d sinq.
При зміні кута q, умови закону Брегга задовольняються почергово для різних систем площин в поликристаллическом матеріалі, в результаті чого, на дифрактограмі досліджуваного речовини послідовно, зі зміною кута, з'являються рентгенівські рефлекси - піки (лінії дифрактограми) з явним максимумом. Координати і висота піків характеризують досліджувану речовину. Ці дані передаються в програмне забезпечення, де обробляються в залежності від виду досліджень.
Принципова схема дифрактометра Брег-Брентано показана на малюнку.
Головні компоненти дифрактометра - рентгенівська трубка і детектор.
Вони розміщуються на гоніометрі (система точного встановлення і відстеження кута випромінювання по відношенню до поверхні зразка). Одне плече гониометра задає кут опромінення зразка рентгенівської трубкою, Залежить від кут бреггівського відображення випромінювання від зразка (тобто детектується сигнал). Детектор під час руху (при зміні кута q) у безперервний спосіб реєструє інтенсивність рентгенівського випромінювання. Решта частини оптичної схеми дифрактометра надають випромінюванню такі властивості, щоб оптимізувати його для вирішення тих чи інших завдань дифрактометричних досліджень.
Ідентифікація та кількісне визначення фаз (фазовий аналіз)
Найбільш поширений вид дифрактометричних досліджень - ідентифікація фаз і кількісний аналіз фазового складу зразка. На малюнку показана типова дифрактограмі зразка: складається з двох кристалічних фаз з різними розмірами кристалітів і аморфної фази.
Кожній фазі зразка відповідають свої піки дифракції рентгенівського випромінювання (показані різними кольорами). Гострі піки отримані від кристалічних фаз зразка, а нелінійний фон - від аморфної фази.
Дифрактограмі містить піки від всіх фаз зразка незалежно від їх числа. Відповідно до положення піків дифрактограми визначають, які кристалічні фази присутні в зразку тобто відбувається ідентифікація фаз.
Ідентифікація досягається шляхом знаходження в базі даних таких же рентгенівських піків, як на дифрактограмі досліджуваного зразка. По висоті (інтенсивності) піків виробляють кількісний аналіз кристалічних фаз, тобто визначають концентрацію кожної кристалічної фази зразка. За інтенсивністю нелінійного фону визначають сумарний вміст аморфних фаз.
Все дифрактометри PANalytical оснащені спеціалізованим програмним забезпеченням для автоматичного вимірювання, запису, інтерпретації дифракційних піків і підготовки аналітичних звітів.
Електронні бази даних (PDF2 і PDF4), інтегровані в програмне забезпечення дифрактометрів, містять інформацію про дифракційних піках десятків тисяч кристалічних речовин, що дозволяє впевнено ідентифікувати фази і виконувати розрахунок їх концентрацій в будь-яких, навіть досить складних порошкових сумішах і твердих зразках.
Бази даних зібрані і зберігаються в цетрі ICDD (The International Centre for Diffraction Data, www.icdd.com )
