máy nhiễu xạ tia x

máy nhiễu xạ tia x

MÁY NHIỄU XẠ TIA X

(XRD)

Nhóm thực hiện:

Đào Vân Thúy Trịnh Thị Quỳnh Như Huỳnh Minh Trí

Trường đại học khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh

Bộ môn vật lí ứng dụng Lớp cao học quang điện tử khóa 18

• Giới thiệu về tia X

• Phân tích cấu trúc tinh thể bằng nhiễu

xạ tia X - Công thức Bragg

• Máy nhiễu xạ tia X

• Các phương pháp phân tích bằng tia X

• Ứng dụng

• Ưu, nhược điểm.

NỘI DUNG

• Tia X có bước sóng trong khoảng: đến

• Tính chất:

- Khả năng xuyên thấu lớn.

- Gây ra hiện tượng phát quang ở một số chất.

• Tùy thuộc vào mức năng lượng bắt đầu bước

chuyển (từ lớp vỏ L hay M) ta ký hiệu các vạch

K(anpha) hay Kβ Các bước chuyển từ mức năng

lượng cao hơn về lớp vỏ L, tạo thành các vạch L

(L(anpha) chuyển từ mức M hay Lβ chuyển từ lớp

Sự phát sinh tia X

Nhiễu xạ tia X Huỳnh quang tia X

Phân tích cấu

trúc rắn, vật

liệu…

Xác định hàm lượng nguyên tố có trong mẫu

Phương pháp phân tích bằng tia X

PHÂN TÍCH CẤU TRÚC TINH THỂ

BẰNG NHIỄU XẠ TIA X

• Max von Laue: quan sát và giải

thích hiện tượng nhiễu xạ tia X

trên tinh thể vào năm 1912

Ông nhận giải Nobel năm 1914

cho công trình này

• W.H.Bragg và W.L.Bragg:

nhận giải Nobel năm 1915 cho

sự đóng góp của họ trong việc

phân tích cấu trúc tinh thể bằng

W.L.Bragg là người trẻ

nhất đạt giải Nobel (năm

25 tuổi)

Max von Laue

• Hiệu quang trình giữa hai tia nhiễu xạ trên hai mặt P1 và P2 là:

Trong đó: n là số nguyên là bước sóng của tia X

Vậy ta có công thức Bragg:

MÁY NHIỄU XẠ TIA X

Tia X được phát ra do sự tương tác giữa e năng lượng

cao và bia kim loại.

Tia X phát ra bởi ống phóng tia X có bước sóng thay đổi gián đoạn

NGUỒN TIA X

GIÁ ĐỂ MẪU

5 10 ≈ 10 7 )

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TINH THỂ

Giữ nguyên góc tới của tia X đến tinh thể và thay đổi bước sóng

của chùm tia X

Chùm tia X hẹp và không đơn sắc được dọi lên mẫu đơn tinh thể cố định

Ảnh nhiễu xạ gồm một loạt các vết đặc trưng cho tính đối xứng của tinh thể

Phương pháp LAUE

• Giữ nguyên bước sóng và thay đổi góc tới

Chùm tia X đơn sắc tới sẽ bị nhiễu xạ trên 1 họ mặt nguyên tử của tinh thể với khoảng cách giữa các mặt là d khi trong quá trình quay xuất hiện những giá trị thỏa mãn điều kiện Bragg

Tất cả các mặt nguyên tử song song với trục quay sẽ tạo nên các vết nhiễu xạ trong mặt phẳng nằm ngang.

- Sử dụng với các mẫu là đa tinh thể

- Quay mẫu và quay đầu thu

chùm nhiễu xạ trên đường tròn

đồng tâm

Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần góc nhiễu xạ (2θ)

Phương pháp nhiễu xạ bột

- Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện có một chút khác, người ta chiếu tia X tới dưới góc rất hẹp (để tăng chiều dài tia X tương tác với màng mỏng),

giữ cố định mẫu và chỉ quay đầu thu

Phương pháp nhiễu xạ bột cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần pha, cấu trúc tinh thể (các tham

số mạng tinh thể) và rất dễ thực hiện

ỨNG DỤNG

Máy nhiễu xạ tia X dùng để phân tích

cấu trúc tinh thể rất nhanh chóng và chính xác, ứng dụng nhiều trong việc phân tích các mẫu chất, sử dụng trong nghiên cứu, trong công nghiệp vật liệu, trong ngành vật lí, hóa học và trong các lĩnh vực khác.

Cấu trúc của các nhân tử nano vàng

hiện rõ nhờ phép phân tích cấu trúc tinh thể dưới tia X

Đó là công việc chưa từng có do Roger Kornberg và các đồng nghiệp

đã thực hiện Theo đó, các nhà nghiên cứu đã lần đầu tiên vén bức màn cấu trúc phân

tử nano vàng

Một số hình ảnh

Cấu trúc tinh thể và phổ nhiễu xạ tia X của vật liệu LaOFeAs

Một số hình ảnh

Cấu trúc tinh thể của màng mỏng VO2

Một số hình ảnh

Ưu điểm

detector hiện đại có thể đếm tới 1 photon mà không có nhiễu và một thuật toán có thể phục hồi lại cả ảnh của mẫu.)

3D và có thể chụp các linh kiện kích cỡ dưới

50 nm, cấu trúc nhiều lớp.

ƯU, NHƯỢC ĐIỂM