• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 2754
  • شنبه 1395/11/16
  • تاريخ :

پراش پرتوی X بخش دوم

تکنیک HRXRD برای بررسی لایه‌های نازک با رشد همبافت (Epitaxial Growth) کاربرد فراوان دارد.

پراش پرتو x بخش دوم

در مطلب قبل با شبه بلور و جفت شدن بازها آشنایی پیدا کردید، حال در ادامه مطلب قبل، بیشتر در مورد پرتوی X توضیح خواهیم داد.

تولید اشعه X

روش دیگر برای تولید اشعه ایکس استفاده از تابش سینکروترون (synchrotron) می‌باشد. سینکروترون یک شتاب دهنده ذرات می‌باشد که ذرات را به سرعت بسیار بالا (نزیک به سرعت نور) می‌رساند. سینکروترون از طریق آهنربا‌های خود ذرات باردار را در مسیر دایره‌ای قرار داده و بوسیله میدان الکتریکی در این مسیر بسته‌، به آن‌ها شتاب می‌دهد. همانطور که می‌دانیم ذرات باردار شتابدر از خود موج الکترو مغناطیسی ساتع می‌کنند. پدیده تابش سینکروترون بعلت شتابدار بودن حرکت ذرات باردار در سینکروترون اتفاق می‌افتد. با استفاده از منبع اشعه ایکس سینکروترون می‌توان به اشعه ایکس با شدتی به مراتب بالاتر از شیوه لوله اشعه ایکس دست یافت. علاوه بر این در تابش سینکروترون ا مکان تنظیم طول موج نور براحتی وجود دارد.

اصول XRD

اطلاعات بدست آمده از پراش یک کریستال شامل زاویه‌ قله‌ ماکسیمم، شدت نسبی ماکسیمم‌ها و همچنین پهنای هر قله می‌باشد. این اطلاعات اساس XRD را تشکیل می‌دهند وبا استفاده از همین اطلاعات کاربرد‌های زیادی برای XRD وجود دارد. در ادامه این اطلاعات را بررسی می‌کنیم. پیکربندی و اجزا XRD متنوع می‌باشد و بسته به کاربرد تفاوت می‌کند. در حالت کلی اجزا یک دستگاه XRD شامل منبع اشعه ایکس، نمونه، آشکارساز واپتیک اشعه ایکس (فیلتر‌های اشعه ایکس) می‌باشد.

منبع اشعه ایکس

در XRD معمولا به یک منبع اشعه ایکس تکفام نیاز است که در شیوه‌های متداول از لوله اشعه ایکس (x-ray tube)  استفاده می‌شود. در شکل زیر لوله اشعه ایکس نشان داده شده است.

پراش پرتو x بخش دوم

شکل 1: لوله اشعه ایکس (روی تصویر کلیک کنید.)

اشعه ایکس توسط برخورد الکترون‌های پر انرژی که در یک پتانسیل الکتریکی شتاب گرفته‌اند، با هدفی معین تولید می‌شود. در عمل در صورتیکه هدفی خاص، بوسیله الکترون‌های پر انرژی بمباران شود، هدف از خود یک طیف مشخص از امواج الکترومغناطیسی، همانند تصویر زیر، گسیل می دهد. این طیف دو قسمت اساسی دارد. منحنی هموار وقله‌ها. در بمباران بوسیله اشعه الکترونی کم انرژی این طیف پیوسته و هموار می‌باشد، همانند سه نمودار زیر که به ترتیب از پایین به بالا معرف بمباران بوسیله اشعه‌های الکترونی با انرژِی 10، 15و20 کیلو الکترون ولت می‌باشند.

تکنیک‌های XRD

همانطور که می‌دانیم متغیر‌های قابل تغییر در شرط براگ زاویه تابش و طول موج اشعه ایکس ومرتبه‌ی پراش می‌باشند. برای یک صفحه‌ی خاص شرط براگ به سختی برقرار می‌شود. از این رو تکنیک‌های متفاوت XRD بدنبال بررسی سریع تر و دقیق تر نمونه می‌باشند. این روش‌ها اصولا با تغییر دادن یکی از متغییر های شرط براگ به این هدف می‌رسند.

روش لاوه 

این روش نخستین بار توسط فون لاوه و همکارانش مورد استفاده قرار گرفت و قدیمیترین تکنیک XRD برای بررسی کریستال‌ها می‌باشد. دراین روش با استفاده از طول موج‌های متعدد امکان بررسی سریع‌تر و آسان‌تر نمونه فراهم می‌شود. در این روش از اشعه نور سفید (غیر تکفام) که از طول موج‌هایی بین λmin و λmax تشکیل شده استفاده می‌شود. این اشعه به کریستال ثابت برخورد کرده و هر طول موج توسط صفحات خاصی پراشیده می‌شود. برای درک بهتر این روش به تصویر زیر توجه کنید.

پراش پرتو x بخش دوم

شکل 2: روش لاوه در شبکه وارون. تمام نقاط در قسمت تیره رنگ توسط طول موج‌های نور سفید تابیده شده در شرط براگ قرار می‌گیرند. (روی تصویر کلیک کنید.)

در این شکل که مربوط به شبکه وارون کریستال می‌باشد دو بردار موج هم جهت مشخص شده است که معرف طول موج‌های λmin وλmax در اشعه سفید می‌باشند. دایره‌های مربوط به هر طول موج رسم شده است. هر نقطه درون ناحیه تیره توسط دایره‌ای با طول موج بین λmin و λmax در شرایط براگ قرار می‌گیرد. در عمل، اشعه های پراشیده شده معمولا برروی یک مخروط قرار می‌گیرند (شکل 3) و از صفحه‌ای تخت عمود بر اشعه تابش جهت ثبت اشعه های پراشیده شده استفاده می‌شود. هر اشعه بر روی صفحه نقطه ای را مشخص می‌کند. از بررسی این نقاط می‌توان به جهت گیری کریستال وتقارن شبکه پی‌برد. در شکل زیر نمایی از دو حالت انعکاسی و عبوری روش لاوه نشان داده شده است.

پراش پرتو x بخش دوم

شکل 3: روش لاوه در حالت انعکاسی. صفحه‌ی بین منبع اشعه ایکس و نمونه، اشعه‌های انعکاسی راثبت می‌کند.

شکل 4: روش لاوه در حالت عبوری. صفحه‌ی عدد از کریستال قرار می‌گیرد و اشعه‌های عبوری را ثبت می‌کند.

کاربرد‌های XRD

امروزه متداول ترین و پرکاربرد ترین روشXRD، روش پودری می‌باشد. بررسی پودر جامدات کاربرد‌های زیادی در صنعت و تکنولوژی دارد. همچنین در علوم زمین¬شناسی، داروسازی، پزشکی، مهندسی مواد وغیره کاربرد فراوانی دارد.

بعضی از تکنیک‌های مورد استفاده در پراش پودر جامدات عبارتند از:

تعیین فاز این تکنیک که کاربرد فراوانی در صنعت دارد. با استفاده از این اطلاعات می‌توان ساختار اتمی و فاز صفحات پراش کننده را تعیین کرد و از این طریق به جنس و ساختار نمونه پی‌برد. این کار از طریق مقایسه نمودار حاصل با استاندارد‌های موجود انجام می‌شود. استاندارد نمونه های متعددی در مرکز بین‌المللی اطلاعات پراش ICDD تهیه شده و در اختیار محققین قرار می‌گیرد.

بلورینگی در تمام مواد خصوصیات ساختاری کریستالی، یا همان نظم کریستالی، به طور کامل در ماده وجود ندارد و مواد بصورت ترکیبی از حالت آمورف (بی‌‌نظم) و کریستالی می‌باشند. حوزه‌های آمورف قله‌های پهن و حوزه‌های کریستالی قله‌های تیز در نمودار تشکیل می‌دهند. از نسبت شدت این قله‌ها می‌توان برای تعیین بلورینگی استفاده کرد.

خودآزمایی (برای درک بهتر، از اینجا سوالات را مشاهده کنید.)

پراش پرتو x  بخش اول

منبع: http://edu.nano.ir

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان

انواع آشکارسازها

انواع آشکارسازها

در مطلب قبل با آشکارساز ذرات بنیادی آشنا شدید و دانستید که آشکارسازی ذره توسط ماده ای متناسب با ذره تابشی در دستگاه آشکارساز انجام می شود، حال در ادامه مطلب قبل برای درک بهتر لازم است با انواع آشکارسازها و توضیحات بیشتر در مورد آنها صحبت کنیم...
ذره و پاد ذره (3)

ذره و پاد ذره (3)

در بحث ها نوترینو را یک ذره واحد در نظر گرفتیم. اما در کارهای اخیر اثبات کرده اند که نوترینوها نیز چند نوع می باشند. واپاشی بتای نوترون ها و پروتون ها به تشکیل الکترون ها -e و پوزیترون ها +e می انجامد. توافق شده است که ذره ای را که همراه الکترون گسیل ...
دستگاه درون ریز

دستگاه درون ریز

لازمه تاثیر هورمون به سلول هدف وجود گیرنده یا رسپتور در سلول هدف است. این گیرنده ها در سلول هدف م یتوانند غشایی باشند یا داخل سلولی. هورمون هایی كه می توانند از غشا عبور كنند (هورمون های تیروییدی و استروییدی) گیرنده شان در داخل سلول است ولی هورمون های ...
UserName