2 NH IM V ỆỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1 Nhi m v nghiên c u ệụứ
2.3.2.Phương pháp nhiễu x tia X-ray diffraction, XRD) ạ (
u x c s d ng t r t s m và ph
Phương pháp nhiễ ạ tia X đượ ử ụ ừ ấ ớ ổbiến nhất để nghiên c u c u trúc v t rứ ấ ậ ắn, vì tia X có bước sóng ng n và nh ắ ỏ hơn khoảng cách gi a các nguyên t trong v t r n, giá tr ữ ử ậ ắ ị bước sóng được xác định rất chính xác.
u x a trên s
Phương pháp nhiễ ạ tia X là phương pháp phân tích dự ự nhi u x cễ ạ ủa tia X để ự đoán cấ d u trúc các pha tinh th c a v t li u [5, 6, 55]. ể ủ ậ ệ
Khi chi u tia X vào v t r n tinh th ta th y ế ậ ắ ể ấ xuất hi n các tia nhi u x ệ ễ ạ với cường độ và hướng khác nhau. Các hướng này b ị khống ch bế ởi bước sóng c a b c x t i và b i b n ch t c a m u tinh th . N u góc chi u h p vủ ứ ạ ớ ở ả ấ ủ ẫ ể ế ế ợ ới m t tinh th m t góc nhặ ể ộ ất định thì s x y ra hiẽ ả ện tượng ph n x i v i tia ả ạ đố ớ chi u t i. Hiế ớ ện tượng này x y ra là do tính tu n hoàn trong m ng tinh th gây ả ầ ạ ể ra. Do đó, mọi tinh th u có th x y ra hiể đề ể ả ện tượng nhi u x tia X mà không ễ ạ phụ thu c vào thành ph n hóa h ộ ầ ọc.
Theo lý thuy t c u t o tinh th , mế ấ ạ ể ạng tinh th ể được xây d ng t ự ừ các nguyên t hay ion phân b ử ố đều đặn trong không gian theo m t quy lu t xác ộ ậ định. Khi chùm tia X t i b m t tinh th ớ ề ặ ể và đi vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một c u t nhi u x c bi t. Các ấ ử ễ ạ đặ ệ nguyên t , ion b kích thích b i chùm tia X t i s t o thành các tâm phát ra ử ị ở ớ ẽ ạ các tia ph n x . M t khác, các nguyên tả ạ ặ ử, ion này được phân b trên các mố ặt phẳng song song. Do đó, hiệu quang trình c a hai tia ph n x b t k trên hai ủ ả ạ ấ ỳ m t ph ng song song cặ ẳ ạnh nhau được tính như sau:
= BC + CD = 2dsin . Trong đó:
d: độ dài khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song; : góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ.
Hình 2.1: Sự nhiễu xạ tia X trên mạng tinh thể
Theo điều kiện giao thoa, để các sóng phản xạ trên hai mặt phẳng cùng pha thì hiệu quang trình phải bằng số nguyên lần độ dài bước sóng:
2dsin = n θ λ Trong đó: n = 1, 2, 3, 4…
λ: độ dài bước sóng tia X.
H ệ thức trên là h ệ thức Vufl-Bragg th n m i quan h ể hiệ ố ệ giữa bước sóng tia X và kho ng cách gi a các m t ph ng nguyên tả ữ ặ ẳ ử. Đây là phương trình cơ bản để nghiên c u c u trúc m ng tinh th ứ ấ ạ ể.
T u ki n nhi u x cho th y, m i lo i tinh th có ki u m ng xác ừ điề ệ ễ ạ ấ ỗ ạ ể ể ạ định s cho nh nhi u x v i v trí, s ẽ ả ễ ạ ớ ị ố ợng và cường độ ủlư c a các v ch nhi u ạ ễ x ạ là xác định đặc trưng cho ki u mể ạng đó. Căn cứ vào cực đại nhi u x thu ễ ạ được trên giản đồ, người ta tìm được góc nhi u x 2 suy ra giá tr dài ễ ạ θ để ị độ kho ng cách d gi a hai m t ph ng song song. T giá tr ả ữ ặ ẳ ừ ị d tìm được, người ta so sánh v i ngân hàng các giá tr d chuớ ị ẩn để tìm ra thành ph n c u trúc mầ ấ ạng tinh th c a ch t c n nghiên cể ủ ấ ầ ứu.
+ Các pha tinh thể của mẫu
+ Khoảng cách các mặt của tinh thể của mẫu + Định lượng các pha có trong mẫu
+ Kích thước tinh thể trung bình theo phương trình Scherrer:
β.cosθ
k.λ
D Trong đó:
D: kích thước tinh th trung bình v i góc nhi u x ể ớ ễ ạ2θ; k h s hình h: ệ ố ọc được ch n là 0,9; ọ
: bước sóng tia X, = 0,15406 nm; β: độ ộ r ng t i v trí n a v ch nhi u x , rad; ạ ị ử ạ ễ ạ
: góc theo phương trình Vufl- Bragg.
Trong lu n án, các m u ch p nhi u x ậ ẫ ụ ễ ạ tia X (XRD) được th c hiự ện trên máy D8 Advance c– ủa hang Brucker Đức.