Phân tích tinh thể bằng nhiễu xạ tia x XRD

PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG NHIỄU XẠ TIA X -XRD Người thực hiên: Nguyễn Trung Kiên NỘI DUNG THẢO LUẬN: I KHÁI NIỆM MẠNG TINH THỂ II CƠ SỞ Ô MẠNG – BASIS III LÝ THUYẾT NHIỄU XẠ TIA X IV CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHIỄU XẠ KE.Á V PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG NHIỄU XẠ TIA X-XRD I KHÁI NIỆM: -Mạng tinh thể mơ hình khơng gian biểu diễn qui luật hình học xếp nguyên tử Ô sở: - Là ô mạng thể đầy đủ tính đối xứng mạng đồng thời đơn vị tuần hồn nhỏ bé mạng Ơ sở phải thỏa mãn điều kiện: - hệ với hệ tồn mạng -Số cạnh số góc cạnh nhiều - Số góc vng (nếu có) phải nhiều - Thể tích mạng phải nhỏ  Ô sở đặc trưng vectơ sở góc chúng → → → a, b, c α , β ,γ Nút mạng, phương tinh thể  Chỉ số nút mạng kí hiệu số tương ứng với tọa độ nút hệ trục tọa độ chọn đặt ngoặc vuông kép [[…]], giá trị âm kí hiệu dấu (-) _ tọa độ tương ứng, ví dụ [[100]], [[010]]  Chỉ số phương tinh thể kí hiệu [uvw] u, v, w tọa độ nút phương nằm gần gốc tọa độ  Các phương song song có tính chất giống tạo thành hệ phương kí hiệu [uvw]  Các phương khơng song song có tính chất giống tạo thành họ phương kí hiệu [[100]] [[010]] Chỉ số Miller: - Chỉ số Miller mặt phẳng tinh thể kí hiệu h, k, l tỷ lệ nghịch với đoạn thẳng, kể từ gốc tọa độ đến đến giao điểm mặt phẳng với trục tọa độ tương ứng Kí hiệu mặt tinh thể tương ứng (hkl) Các mặt phẳng tinh thể song song có tính chất giống tạo thành hệ mặt kí hiệu (hkl) số mặt nằm gần gốc tọa độ Z Y O X V PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG NHIỄU XẠ TIA X-XRD Những đặc trưng phổ nhiễu xạ tia X Cơ sở ô mạng thừa số cấu trúc Phổ chuẩn ứng dụng phân tích định tính chất pha Phân tích định lượng pha Xác định kích thước nguyên tử, ion dạng lỗ hỗng mạng tinh thể Những đặc trưng phổ nhiễu xạ tia X Cơ sở ô mạng thừa số cấu trúc Cường độ nhiễu xạ: I (θ ) = I A( µ ,θ ).L(θ ).P(θ ) F (hkl )e Với Fhkl tính sau: Fhkl = ∑ f j e −2 M p.V − i 2π ( hxi + kyi + lz i ) ij Trong đó: j: số loại đơn vị cấu trúc khác tạo mạng tinh thể i, xi, yi, zi số nut sở ô mạng loại đơn vị cấu trúc tọa độ nút Các hệ mặt có số h, k, l làm cho Fhkl=0 khơng nhiễu xạ dù thõa mãn điều kiện Vulf-Bragg (vạch bị tắt, vạch cấm) do: Fhkl = ⇔ I =  Quy luật nhiễu xạ mạng tâm khối FCC, j=1 (một loại đvct) basis: ( 111 [[000]][[ ]] 222 Fhkl = f A e + e −iπ ( h + k +l ) ) Fhkl = f A (1 + cos π (h + k + l ) ) cos π (h + k + l ) = −1 ⇔ Fhkl = Do hệ mặt có tổng (h+k+l) lẻ không nhiễu xạ (100), (010), (001), (111)…(vạch cấm) Quy luật nhiễu xạ mạng tâm diện chất FCC A, j=1 (một loại đvct) basis: 11 1 11 [[000]], [[ 0]], [[ ]], [[0 ]] 22 2 22 Fhkl = f A (1 + cos π (h + k ) + cos π (k + l ) + cos π (l + h)) Fhkl = ⇔ h, k , l có chẵn có lẻ Những họ, hệ có h, k, l có chẵn có lẽ khơng nhiễu xạ như: (100), (110), (210)… Phổ chuẩn:       Phổ chuẩn chụp chất tinh khiết (đơn pha), tính tốn chi tiết giá trị dhkl số (hkl) đỉnh (peak) Phổ gồm vạch đường thẳng cực trị nhiễu xạ khơng có bề rộng Mỗi phổ kèm theo thuyết minh, cho biết chi tiết cấu trúc mạng, thông số mạng, thứ tự, số, giá trị dhkl cường độ vạch Hiện có phổ chuẩn gần vài trăm ngàn chất tinh khiết lưu trữ phần mềm chuyên dụng Phổ chuẩn ứng dụng chủ yếu phân tích định tính pha (chất) phân tích bán định lượng Phổ chuẩn mang thông tin cấu trúc tinh thể chất nên giúp nhiều phân tích pha sau định tính Phân tích định tính Phân tích định lượng    Một pha cho vạch định khơng phụ thuộc vào có mặt pha khác mẫu Vạch mạnh phổ nhiễu xạ pha sử dụng để phân tích định lượng Tỉ số cường độ vạch mạnh pha khác thay đổi tùy thuộc vào hàm lượng chúng có mẫu I (θ ) = I A( µ ,θ ).L(θ ).P(θ ) F (hkl )e −2 M p.V a, Phương pháp chuẩn Dùng mẫu chuẩn với hàm lượng biết Cp’ pha cần phân tích định lượng So sánh Ip với Ip’ vạch (vạch mạnh nhất) Ip Cp mẫu biết Cp’: I p' = K C p' Nếu mẫu chuẩn tinh khiết ta có Cp’=1 đó: IP = K C P I P' b, Phương pháp chuẩn Người ta so sánh hai mẫu mà mẫu chứa lượng biết pha P Sau người ta trộn vào mẫu pha tinh thể làm chuẩn với hàm lượng biết Cr Cr’ Chất chọn làm chuẩn phải có vạch rõ nét (thường Al 2O3) Ta có quan hệ sau đây:  CP ' I r '  IP IP C P =  .Cr = K Ir Ir  Cr ' I P '  c, Xác định kích thước nguyên tử, ion, lỗ hổng Xác định dhkl theo phương xếp chặt từ tính kích thước ion hay ngun tử: dhkl=2r từ r=dhkl/2 Khi có kích thước ion hay ngun tử, việc xác định kích thước lỗ hỗng tạo chúng tương đối đơn giản phụ thuộc vào dạng lỗ hỗng (4 mặt, mặt, dạng khối…) CÁM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE ... MẠNG TINH THỂ II CƠ SỞ Ô MẠNG – BASIS III LÝ THUYẾT NHIỄU X TIA X IV CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NHIỄU X KE.Á V PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG NHIỄU X TIA X- XRD I KHÁI NIỆM: -Mạng tinh thể. .. ĐỘNG CỦA NHIỄU X KẾ V PHÂN TÍCH TINH THỂ BẰNG NHIỄU X TIA X- XRD Những đặc trưng phổ nhiễu x tia X Cơ sở ô mạng thừa số cấu trúc Phổ chuẩn ứng dụng phân tích định tính chất pha Phân tích định... Phân tích định lượng pha X c định kích thước nguyên tử, ion dạng lỗ hỗng mạng tinh thể 1 Những đặc trưng phổ nhiễu x tia X 2 Cơ sở ô mạng thừa số cấu trúc Cường độ nhiễu x : I (θ ) = I A( µ ,θ